Systematisierung der gießtechnischen Fertigungsvorbereitung am Beispiel des Motorblocks eines Wartburgmotors. - 92 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Diese Arbeit stellt einen Leitfaden für den Prozess der Fertigungsvorbereitung eines Gussteiles dar. Dabei wird die methodische Vorgehensweise zur Realisierung eines Gussmodells in Abhängigkeit der erforderlichen technologischen Schritte systematisch dargestellt und abschließend am konkreten Beispiel eines Wartburg 353 WR Motorbockes veranschaulicht. Im Jahr 2012 entschließt sich eine Gruppe von Rennsportexperten, darunter auch der Initiator und Rennfahrer Thomas Becken an der TU Ilmenau, ein Projekt ins Leben zu rufen, welches den Rennfahrern ermöglichen soll, mit einem Wartburg 353 WR in der historischen Gruppe B antreten zu können. Um in dieser Rennklasse mitfahren zu können, muss der Zustand des Fahrzeuges die damaligen Vorschriften des FIA-Reglements erfüllen. Diese betreffen nicht nur das äußere Erscheinungsbild des Wartburg 353, sondern auch die technischen Leistungsmerkmale. Da dieser Typ des Rallyewagens nicht vom Fließband kam, stellt es sich in der heutigen modernen Zeit als extrem schwer heraus, noch originale 3-Zylinder Motoren auf dem Markt aufzutreiben. Aus dieser Problemstellung heraus wurde das Projekt Wartburg 353 Motor an der TU Ilmenau ins Leben gerufen. Die Grundlage für das Erstellen von Modell-, Kern- und Einlegeteilen für dieses Projekt, ist der CAD-Datensatz von Herrn Stephan Wolfgramm und Herrn Christian Janda. Die beiden Masterstudierenden hatten es sich in ihrer Projektseminar-Arbeit zur Aufgabe gemacht, die Originalzeichnungen des Zylinderblockes der Wartburg Rallyeausführung aus dem Archiv des ehemaligen AWE (Automobilwerk Eisenach) zu digitalisieren. Dabei erstellten sie eine 3D-Konstruktion durch den Einsatz moderner CAD Software. Mit Unterstützung dieser 3D-Konstruktion des Motorblockes sollte nun unter Bezug auf den aktuellen Stand der Technik die Fertigungsvorbereitung analysiert und systematisiert werden.
Sicherheitstechnik für mobile Roboter. - 76 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Der mobile Roboter "MR2.0" der Firma HENKEL+ROTH GmbH aus Ilmenau stellt eine flexible Alternative zu einem ortsfest installierten Standard-Industrieroboter dar. Vielmehr erweitert er diesen um ein autonomes Transportsystem und erhöht so dessen Reichweite und Aufgabenbereich. Ungebunden von Schienen oder Leitsystemen lässt er sich auch nachträglich einfach in bestehende Produktionsabläufe integrieren. In der mittlerweile zweiten Generation durchläuft der "mobile robot" weiterhin einen stetigen Entwicklungsprozess, um dessen Fähigkeiten weiter auszubauen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Sicherheitskonzept des mobilen Roboters. Mit dem Einsatz eines mobilen Roboters in Umgebungen, die nicht speziell für dessen Einsatz gestaltet wurden, müssen technische Maßnahmen ergriffen werden, um den Arbeitsschutz und die Sicherheit für die Mitarbeiter weiterhin zu gewährleisten. Zunächst sollen die allgemeinen Anforderungen an einen mobilen Roboter hinsichtlich der benötigten Sicherheitsmaßnahmen analysiert werden. Darauf aufbauend werden grundsätzliche Voraussetzungen für den Arbeitsschutz definiert, worauf hin die Sensoren und Peripherie vorgestellt und hinsichtlich der Konfiguration beschrieben werden. Für den Messeauftritt zur AUTOMATICA 2014 in München wurde der bestehende Ablauf um einen Handarbeitsplatz ergänzt. Die zuvor erarbeiteten Grundlagen wurden dabei umgesetzt, um eine Schnittstelle zwischen Mensch und Roboter zur Montage von Kundenteilen zu ermöglichen. Die erreichten Ziele und gewonnenen Erkenntnisse werden abschließend diskutiert und ein Ausblick auf zukünftige Weiterentwicklungen rundet die Arbeit ab.
Systematische Entwicklung einer universellen Montagevorrichtung für Zuführsysteme. - 93 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Aufgabe dieser Masterarbeit ist die Konzeption und Konstruktion einer universellen Montagevorrichtung für Zuführsysteme. Der Herstellungsprozess für die zur Zuführtechnik gehörenden Standardkomponenten Transportbänder, Knickbänder und Bandbunker soll anhand geeigneter technischer Lösungen optimiert werden. Ausgehend von der Betrachtung der Vorrichtung in der Montage, sind die produktseitigen Anforderungen durch Analyse ihrer Produktstruktur, Verbindungstechnik und Bauteilgestalt zu erarbeiten. Nach Aufstellung der Gesamtfunktion wird geklärt, welche Teilfunktionen zur Realisierung dieser benötigt werden. Das Zusammenspiel der Teilfunktionen ist in der Funktionsstruktur ersichtlich. Nachdem den einzelnen Funktionselementen mehrere Lösungsprinzipe zugeordnet sind, erfolgt die Zusammenstellung derer gemäß der Funktionsstruktur zum Technischen Prinzip. Durch Beurteilung anhand ausgewählter Kriterien wird eines der drei Technischen Prinzipe zum Technischen Entwurf überführt. Nach Abschluss der Entwicklungsaufgabe werden mögliche montagegerechte Überarbeitungen der Produkte aufgezeigt.
Entwurf einer Befüllungseinrichtung für Hydrolager. - 138 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit beinhaltet die systematische Untersuchung und Entwicklung von Verfahren zum Befüllen von Fahrwerkslagern (Hydrolager) sowie die Entwicklung einer Einrichtung zum gleichen Zweck. Das zu entwickelnde Verfahren ermöglicht das Befüllen der Hydrolager mit einem Fluid nach der Montage bei möglichst geringem Gasanteil. Die komplexe Geometrie weist dabei Hinterschneidungen bezüglich der am Hydrolager vorhanden Einfüllkanäle auf. Reinigungsoperationen nach dem Befüllen der Lager sollen weitgehend vermieden werden. Die Aufgabe wird zunächst präzisiert, indem eine Einführung der Thematik durchgeführt wird. Die Eigenschaften der zu füllenden Hydrolager werden herausgestellt, bekannte Verfahren zur Befüllung der Hydrolager analysiert und die zu entwickelnde Fülleinrichtung als System abgegrenzt. Im Anschluss dieser Aufarbeitung wird eine Patent- und Literaturrecherche durchgeführt, die sich übergeordnet an dem gasarmen Befüllen einer komplexen Geometrie orientiert. Die Abhängigkeit der Konzentration von Gasen in Flüssigkeiten, Verfahren zum Entgasen von Flüssigkeiten und Eigenschaften der abzufüllenden Flüssigkeiten werden betrachtet. Anhand dieser Grundlagenstudien werden Methoden untersucht, um eine mit Hinterschneidungen behaftete komplexe Geometrie gasarm zu befüllen. Hierbei wird die Einflussnahme am Gasanteil der Flüssigkeit zeitlich mit Bezug auf den Füllprozess und örtlich mit Bezug auf die Fülleinrichtung untersucht und Methoden aufgezeigt, um die Hinterschneidungen der komplexen Geometrie zu füllen. Mittels Vorversuchen und verschiedener Anforderungen an die Fülleinrichtung wird die dargelegte Lösungsvielfalt auf den konkreten Sachverhalt, das Befüllen der Hydrolager, eingeschränkt. Als Ergebnis wird das einzusetzende Verfahren herauskristallisiert und die Eigenschaften dieses Verfahrens werden näher betrachtet. Im Rahmen dieses Verfahrens zur Befüllung von Hydrolagern werden Teilbereiche der Fülleinrichtung für die notwendigen Funktionen definiert. Verschiedene Prinzipe der einzelnen Teileinrichtungen werden in Form von Kombinationstabellen aufgestellt, bewertet und als Lösung ausgewählt. Die Summe der Lösungen der Teileinrichtungen wird in Konzepten für das System Fülleinrichtung zusammengetragen. Die Konzepte werden bewertet und ausgewählt. Das gefundene Konzept der Fülleinrichtung wird weiter detailliert und stellt die Grundlage für den Gestaltentwurf einer Befülleinrichtung für Hydrolager dar. Dieser Gestaltentwurf ist das Ergebnis der vorliegenden Arbeit.
Konzeption eines Sensorsystems zur Regelung eines piezoaktuierten Positioniertisches für planare Positionieraufgaben. - 90 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In Industrie und Forschung schreitet der Prozess der Miniaturisierung immer weiter voran. Für die Positionierung von Proben oder Bauteilen sind Systeme erforderlich, die den Ansprüchen an Präzision nicht nur im Mikrometerbereich, sondern auch im Nanometerbereich gerecht werden. Um diese Aufgabe bewältigen zu können, spielen zum einen der Bereich der Nanofertigungstechnik und zum anderen der Bereich der Präzisionsmesstechnik eine bedeutende Rolle. Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Sensorsystems, welches eine präzise Messung der Position in der Ebene ermöglichen soll. Der Einsatz des Sensorsystems soll an einem planaren Positioniertisch, der in x-, y- und [phi]_z- Richtung verfahrbar ist, erfolgen. Im ersten Teil wird das planare Positioniersystem und dessen Antriebsprinzip basierend auf Piezoaktoren erläutert. Im Hauptteil dieser Bachelorarbeit findet die Bewertung möglicher Messprinzipe zur Positionsbestimmung des planaren Positioniertisches, welcher bisher in offener Steuerkette betrieben wurde, statt. Hierbei werden die Methoden des konstruktiven Entwicklungsprozesses angewendet. Abschließend wird ein geeignetes Messprinzip ausgewählt und dessen Wirkungsweise in Versuchen analysiert.
Entwicklung von Membranmodulen für Filtrationssysteme. - 123 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Seit Jahren haben Membranen Einzug in die Abwasseraufbereitung gehalten und veränderten die bis dahin gängigen Methoden und Verfahrensweisen. Das Membranbelebungsverfahren stellt eine neue Möglichkeit der Abwasseraufbereitung dar. Verschiedene Unternehmen haben sich auf die Herstellung flächenhaft getauchter Membransysteme spezialisiert und bieten Filtrationssysteme für MBR Anlagen an. Diese besitzen aufgrund ihres Aufbaus und der Art der verwendeten Membranen bedingte Nachteile, welche sich negativ auf die Anwendung auswirken. Ziel dieser Arbeit ist die Konstruktion einer Vergussform zur Formierung partiell vergossener Einzelmembranen zu Membranpaketen. Diese Pakete sollen die nachteiligen Eigenschaften einzeln aufgehängter Membranen umgehen und in ein neu zu konstruierendes Membransystem integriert werden. Zu Beginn wird der aktuelle Entwicklungsstand dargelegt und verschiedene Systeme hinsichtlich eines modularen Membransystems mit partiell vergossenen Membranpaketen evaluiert. Die grundlegenden Anforderungen und Rahmenbedingungen wurden in Forderungslisten zusammengefasst. Nach der Ausarbeitung wurden zwei Vergussformen zur Erzeugung von Membranpaketen konstruiert und erste Prototypen zur Erprobung hergestellt. Bei der Konstruktion des Gestells, zur Aufnahme der Membranpakete, ist die modulare Erweiterbarkeit des Membransystems in horizontaler sowie in vertikaler Richtung zu berücksichtigen. Dies soll eine kundenspezifische Auslegung eines MBR ermöglichen. Den Abschluss der Arbeit bildet die Konstruktion des modularen Membransystems.
Entwicklung eines motorisch schwenkbaren Schneidkopfes für Faserlaser in einer kompakten Laserbearbeitungsanlage. - 124 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In dieser Arbeit wird die Entwicklung einer 5-Achs-Laserschneidanlage dargestellt. Dabei wird insbesondere die Dynamik der Z-Achse betrachtet. Dazu wird kurz beschrieben, wie bisher 5-Achs-Bearbeitungen umgesetzt hat, und mit welchen Leistungsdaten die Mitbewerber aufwarten können. Außerdem wird dargelegt, wie die Konstruktion der bereits vorhandenen precicut 50/35 Compact aufgebaut ist und welche Komponenten verändert werden müssen, beziehungsweise dürfen. Anschließend wird im Konzeptteil erarbeitet, dass ein direktangetriebener Linearmotor als Z-Achs-Antrieb am besten geeignet ist. Um die Belastung für den Z-Achs-Antrieb zu verringern, wird ein Gewichtskraftausgleich konzipiert, der auf einem Pneumatikzylinder basiert. Des Weiteren werden die anderen zu verbauenden Komponenten, wie ausgewählt. Im letzten Abschnitt des Konzeptteils werden Bauraumkonzepte zur optimalen Anordnung der einzelnen Komponenten betrachtet und bewertet. Im Konstruktionsteil wird dargelegt, wie die Anbindung der zu verbauenden Komponenten untereinander erfolgt, und wie sie dann an das Gestell angebunden werden. Auch die Änderungen am Gestell werden aufgezeigt. Die Neuentwicklung wird nach ihrer Fertigung in der Erprobung auf eine ausreichende Leistungsfähigkeit der Antriebe überprüft werden müssen und auf eine ausreichende Führung des Strahlengangs.
Alternativkonzept zur Betätigung des Turbolader-Wastegates. - 140 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit beinhaltet die systematische Entwicklung eines Alternativkonzepts zur Betätigung des Turbolader-Wastegates an Nutzfahrzeugmotoren der Abgasnorm EURO 6 und Tier 4. Die Analyse der bestehenden Serienlösung bildet dabei die Grundlage der Neukonzipierung. Gemäß der in der Lehrveranstaltung Entwicklungsmethodik erlernten Vorgehensweise, wurden alle relevanten Einflüsse und Funktionsanforderungen in einer Anforderungsliste zusammengetragen, um eine systematische Entwicklung sicherzustellen. Die Lösungsfindung beinhaltet dabei die Untersuchungen verschiedener Lösungsvarianten, Funktionstests von Bauelementen und den Entwurf eines 3D-Modells der Vorzugslösung. Die Ergebnisse zeigen die Realisierbarkeit einer pneumatischen Betätigung des Turbolader-Wastegates aus ersten Versuchen am Gesamtmotor und bilden eine Grundlage für weitere Entwicklungsschritte.
Modelling products and product development based on characteristics and properties. - In: An anthology of theories and models of design, (2014), S. 327-352
Entwicklung eines neuartigen, hochflexiblen Reinraumwandsystems mit hoher Modularität und geringem Montageaufwand unter Nutzung vordefinierter Sandwich-Paneelen. - 151 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die Reinraumtechnik wird seit vielen Jahren im technischen und medizinischen Bereich angewendet. Zur Verbesserung der Prozess- und Produktqualität sowie zur Verbesserung der Hygiene in den Krankenhäusern werden reine Umgebungsbedingungen benötigt. Es wird ständig nach neuen Reinraumkonzepten gesucht. Die Anforderungen und die Konkurrenz im Reinraumbereich steigen. Deswegen sollen neue, leistungsfähige Reinraumlösungen entwickelt werden. In dieser Arbeit wird der komplette Entwicklungsprozess eines neuartigen, hochflexiblen Reinraumwandsystems betrachtet. Methodisch wird zuerst der aktuelle Stand der Technik im Reinraumbereich und in anderen für die Arbeit wichtigen Bereichen analysiert. Mit Hilfe dieser Analyse wird im nächsten Schritt die Präzisierung der Aufgabenstellung durchgeführt. Auf Basis einer Anforderungsliste wird ein Konzept erstellt, das aus einer Funktions- und Prinzipsynthese besteht. Nach der Prinzipsynthese werden mehrere technische Lösungen betrachtet, analysiert und bewertet. Am Ende dieses methodischen Schrittes wird die beste technische Lösung ausgewählt. Diese Lösung wird in der Entwurfsphase realisiert. In der Entwurfsphase wird ein Reinraumwandsystem entwickelt, das aus neun Aluminiumstrangpressprofilen besteht. Das System wird zuerst mechanisch dimensioniert. Danach werden Prototypen des Profilsystems hergestellt, analysiert und optimiert. Nach der Optimierung des Profilsystems werden alle notwendigen Stellen nachgerechnet. Zur Verifizierung der Neuentwicklung wird ein Referenzreinraum konstruiert. Diese Konstruktion ist an erster Stelle Basis zur Beschreibung der Montage des Reinraumes, sowie eine Grundlage der Kostenbetrachtung zur Bestimmung des Herstellungskosten des Reinraumes. Nach der Erstellung und Beschreibung des Verifizierungsmodelles wird die technische Dokumentation vorbereitet und es werden Anfragen in die Industrie geschickt, mit dem Ziel die Herstellungskosten des Systems zu bestimmen. Nach der Bearbeitung der Angebote werden auch der Herstellungskosten des Reinraumes bestimmt. Mit dem neuen Reinraumwandsystem können Reinräume konstruiert werden, die eine hohe Qualität haben, modular aufgebaut sind und eine sehr hohe Flexibilität bezüglich geometrischer Abmessungen haben. Die Kosten des Reinraumes werden um fast zwanzig Prozent im Vergleich zu einem bestehenden Reinraumwandsystem reduziert.