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In der Industrie gibt es für zahlreiche Produktionsschritte Erfordernisse zur Bearbeitung von Bauteiloberflächen, um unterschiedlichsten Anforderungen der Kunden bzgl. Unebenheiten, Sauberkeit, Glanz etc. gerecht zu werden. Dies gilt auch für metallische Stanzteile der Fa. psm protech GmbH & Co. KG, die, bevor diese ausgeliefert werden können, einer Oberflächenreinigung unterzogen werden müssen. Für das Bedienpersonal an der Gleitschleifreinigungsanlage ergeben sich durch die vor- und nachgelagerten Prozessschritte der Gleitschleifreinigung erhebliche körperliche Probleme. Die Arbeiter müssen 200 bis 500 Werkstückkisten pro Schicht mit einem Gesamtgewicht von ca. 20kg pro Kiste und Boxen mit den keramischen Schleifkörpern von mehr als 50kg hochheben und Transportieren, durch langfristig arbeiten wird Arbeitsbelastung immer erhöht. Solche Arbeitsumgebungen müssen verbessert werden, Im Einzelnen sind Aufgaben zu bearbeiten: Darstellen des Standes der Technik, Erarbeiten eines Gestaltentwurfs der optimalen Lösung und Bewerten mehrerer Lösungskonzepte

In dieser Arbeit wird eine nachgelagerte Anlage zur qualitativen Prozessoptimierung von Kunststoff-Spritzgießprozessen mit Vielfach-Kavitäten entworfen. Kunststoffspritzgussanlagen mit Vielfachkavitäten werden häufig vollautomatisiert mit nachgelagerter Peripherie betrieben. Im Sinne der Automatisierung, Autonomie und anschließenden qualitätssichernden Maßnahmen ist es im Interesse eines Herstellers, zu jedem Zeitpunkt des gesamten Fertigungsprozesses eines Produktes, Rückschlüsse auf einzelne Teilprozesse ziehen zu können. Dies erfordert eine gewisse Ordnung und Sortierung der einzelnen Bauteile über mehrere aneinanderreihende Prozessschritte. Um dies zu erreichen, werden sogenannte Separierer eingesetzt, welche Formteile sorten- und nestrein in Beutel verpacken. Waren diese in der Vergangenheit oft manuell betätigt, soll eine Weiterentwicklung in Bezug auf Autonomie und Automatisierung erfolgen. Zu Beginn der vorliegenden Arbeit werden eine bestehende, manuelle Vorrichtung zum Separieren und eine vorangegangene Machbarkeitsuntersuchung kritisch analysiert. Der Stand der Technik wird erfasst. Unter Verwendung des an der Technischen Universität gelehrten konstruktiven Entwicklungsprozesses und entsprechendem methodischen Vorgehen wird eine vollautomatisierte Separieranlage konzipieren. Das Produktionsergebnis einer Spritzgussmaschine wird anhand der Abwurfposition separiert. Für schnelles Wechseln der Speicherbereiche sorgt ein getakteter Rundtisch. Ein kartesisches Handling mit Greifer entleert einzelne Speichersegmente in eine Schlauchbeutelmaschine, welche Formteile verpackt für nachgelagerte Anwendungen ausgibt. Speichervolumina, Autonomie und Automatisierung werden erweitert. Ergebnis dieser Arbeit ist ein konkretisiertes Technisches Prinzip, welches mit der CAD-Software Inventor 2020 erstellt wurde.

Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs rückt in den vergangenen Jahren die batterieelektrischen Fahrzeuge in den Fokus der Entwicklung. Um die Reichweite und die fahrdynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge zu verbessern, ist die hohe Fahrzeugmasse aufgrund der Traktionsbatterie und deren Schutzstruktur eine relevante Stellgröße. Aufgrund des noch hohen Optimierungspotentials erfordern die Unterbodenbatteriestrukturen eine schnelle Entwicklung hinsichtlich leichterer Fahrzeuge. Hinsichtlich einer schnelleren Optimierung von Leichtbaukonzepten wird in der vorliegenden Arbeit die Simulationszeit für Unterbodenbatteriestrukturen von Elektrosportwagen für einen Unterbodenlastfall optimiert. Das Ziel dieser Optimierung ist die Rechenzeit der jeweiligen Unterbodenbatteriestrukturen im Lastfall zu senken, um Rechenkapazität zu sparen und Ergebnisse schneller zu generieren und auswerten zu können. Die Deformation der Ausgangsmodelle und die Analyse des Kraftflussverlaufs bilden die Basis für eine iterative Modellreduzierung. Eine definierte Abweichung von den Intrusionswerten der jeweiligen Ausgangsmodelle wird als Randbedingung im Modellreduzierungsprozess verwendet. Aufgrund der Abhängigkeit der Rechenzeit und der Knotenanzahl des Systems, welches die Dimension der Steifigkeitsmatrix bestimmt, liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit auf der Minimierung der Knotenanzahl. Die Vorgehensweise ist im ersten Schritt der Modellreduzierung das Simulationsmodell von strukturirrelevanten Bauteilen unter Einhaltung der Reduzierungskriterien zu minimieren. Nach Überprüfung der Intrusion und den Reduzierungskriterien wird im Anschluss dieser Prozess iterativ durchgeführt, bis alle für den Lastfall struktur- und steifigkeitsirrelevanten Bauteile aus dem Modell entfernt sind. Der zweite Schritt der Modellreduzierung ist eine neue Vernetzung des reduzierten Modells, womit die Knotenanzahl bei gleicher Abbildungsgenauigkeit weiter reduziert wird. Der Diskretisierungsprozess wird unter den Reduktionskriterien ebenfalls iterativ durchgeführt. Der in dieser Arbeit dargestellte Ansatz zur Optimierung der Simulationszeit dient zur Verbesserung der Laufzeit eines Prozesses, der parametrische Modelle aufbaut, simuliert und auswertet. Eine Modellreduzierung hat hinsichtlich des Designraums, in dem mehrere hundert Varianten betrachtet werden, großen Einfluss auf die benötigte Rechenkapazität.

Mit dieser Arbeit sollen weitere Grundlagen für die Entwicklung eines neuen Lagerkonzeptes zur Lagerung großer Rotoren in Windkraftanlagen gelegt werden. Bestehende Konzepte zur Nutzung hydrodynamischer Gleitlager sehen typischerweise die Verwendung einer segmentierten Bauweise vor. Jedes Segment, auch als Kippsegment oder Gleitlager-Pad bezeichnet, besteht aus einem Stahlstützkörper, der mit einer hochbelastbaren Gleitschicht aus dem Kunststoff PEEK versehen ist. In der Arbeit werden zwei wesentliche Aspekte näher betrachtet. Zunächst ist die Langzeitbeständigkeit der Verbindung von Stahl und Kunststoff von größtem Interesse. Im Rahmen von Vorarbeiten wurde eine neuartige formschlüssige Verbindung entwickelt, patentiert und erste Validierungsschritte begonnen. Darauf aufbauend ist es Ziel der Arbeit, weitere und umfangreichere mechanisch-dynamische Prüfungen durchzuführen und die grundlegende Eignung für die Anwendung nachzuweisen oder zu widerlegen. Als Prüfmethoden kommen hier verschiedene Haftfestigkeits-Tests mit und ohne Vorbeanspruchung zum Einsatz. Der zweite wichtige Aspekt betrifft die Auswahl des PEEK-Compounds. Es existieren eine Reihe marktverfügbarer Typen, die sich in der Zusammensetzung stark unterscheiden. Daher werden im Rahmen der Arbeit erste Untersuchungen zum tribologischen Verhalten drei verschiedener Materialien durchgeführt und die Unterschiede unter Ölschmierung bewertet. Dabei wird ein Stift-Scheibe-Tribometer unter geringer Gleitgeschwindigkeit eingesetzt.

Compliant mechanisms are widely applied in precision engineering, measurement technology and microtechnology, due to their potential for the reduction of mass and assembly effort through the integration of functions into fewer parts and an increasing motion repeatability through less backlash and wear, if designed appropriately. However, a challenge during the design process is the handling of the multitude of geometric parameters and the complex relations between loads, deformations and strains. Furthermore, some tasks such as the dimensioning by means of optimization or the modeling for a controller design require a high number of analysis calculations. From this arises the need for sufficient computational analysis models with low calculation time. Existing studies of analysis models are mostly based on selected load cases, which may limits their general validity. The scope of this article is the comparison of models for the analysis of corner-filleted flexure hinges under various loads, to determine their advantages, disadvantages and application fields. The underlying methods of the study can further be used to evaluate future models based on a broad selection of possible load cases.