Studienabschlussarbeiten

Zur Einhaltung der gesetzlichen Zielvorgaben beim CO2-Ausstoß von Kraftfahrzeugen ist eine erhebliche Effizienzsteigerung der Fahrzeugantriebe erforderlich. Eine wichtige Rolle spielt dabei die Reduzierung des Fahrzeuggewichts. Dadurch können bei gleichbleibender Fahrzeuggröße kleinere Verbrennungsmotoren mit geringerem CO2-Ausstoß eingesetzt werden. Ein Konstruktionsansatz zur Gewichtsreduzierung ist die Multi-Material- oder Mischbauweise, welche im Karosseriebau vermehrt zum Einsatz kommt. Hierbei werden verschiedene Werkstoffe gezielt an den Positionen eingesetzt, an denen deren spezifischen Eigenschaften benötigt werden. Mit der funktionsspezifischen Kombination von Bauteilen verschiedener Werkstoffe ergeben sich neue Anforderungen an die Fügetechnik. Herkömmliche Fügeverfahren kommen dabei oftmals an ihre Grenzen. In dieser Abschlussarbeit werden die Verbindungseigenschaften von artfremden Leichtbauwerkstoffen untersucht. Der Fokus liegt dabei auf den vorlochfreien mechanischen und stoffschlüssigen Verbindungen von Faser-Kunststoff-Verbunden und Aluminium-Knetlegierungen. Als Untersuchungsgegenstand dienen Probekörper, die mit den Fügetechnologien Halbhohlstanznieten, loch- und gewindeformendes Schrauben, Kleben und deren Kombinationen zu Scherzugproben zusammengefügt werden. Vergangene Untersuchung haben gezeigt, dass bei den genannten vorlochfreien mechanischen Fügeverfahren Schädigungen in Form von Delaminationen im Faser-Kunststoff-Verbund auftreten. Diese Delaminationen reduzieren die Tragfähigkeit des jeweiligen Bauteils. Zudem kommt es in Abhängigkeit von dem Belastungsniveau und der Anzahl der Lastwechsel zu einer Ausbreitung der Delaminationen im Laufe der Bauteillebensdauer. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, den Einfluss des Klebstoffes auf das Schädigungsverhalten des Faser-Kunststoff-Verbundes zu untersuchen. Dieser Einfluss wird durch eine Kombination von Betriebsfestigkeitstests und computertomographischen Untersuchungen bestimmt. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass durch den Einsatz des Klebstoffes die punktförmigen mechanischen Verbindungen so weit entlastet werden können, dass die Ausbreitung der Delaminationen im Faser-Kunststoff-Verbund verhindert werden kann. Darüber hinaus bewirkt der Klebstoff grundsätzlich eine Reduzierung der beim Niet- und Schraubvorgang entstehenden Delaminationen. Dank der gewonnen Erkenntnisse erleichtert sich die konstruktive Auslegung solcher Mischbauverbindungen. Durch wachsende Delaminationsflächen hervorgerufene Tragfähigkeitsverluste im Laufe der Bauteillebensdauer müssen beim Einsatz von Klebstoff fortan nicht mehr berücksichtigt werden.

In hochautomatisierten Fertigungslinien finden vermehrt optische Inspektionssysteme zur 100%-Kontrolle ihren Einsatz. Diese fallen unter das "Check the Checker" Prinzip innerhalb der Bosch Wertstrom Quality Basics. Ziel ist der Eignungsnachweis von Prozessen, die eine Vermeidung oder Entdeckung von Fehlern zum Ziel haben. Für messende Bildverarbeitungssysteme sind quantitative Fähigkeitsuntersuchungen bereits Standard. Für attributive Prüfsysteme der industriellen Bildverarbeitung ist innerhalb der Bosch-Gruppe aktuell keine standardisierte Freigabesystematik definiert. Aufgrund stetig steigender Kundenanforderungen und damit verbundenen Nachweisen ist das Thema jedoch von großer Relevanz. In der vorliegenden Arbeit werden daher Untersuchungen an einer Fertigungslinie des Bereichs Niederdrucksensorik der Robert Bosch Fahrzeugelektrik Eisenach GmbH durchgeführt und anhand dessen ein konzeptioneller Ansatz für die Freigabe von klassifizierenden Bildverarbeitungssystemen erarbeitet. Hierfür findet neben theoretischen Betrachtungen eine Analyse und Definition der Sichtprüfaufgaben, mit anschließender Anfertigung von Referenzlosen zu allen qualitätsrelevanten Prüfmerkmalen an einer Pilotlinie statt. Es folgen Versuchsreihen und Auswertungen nach dem Stand der Technik mit der Zielstellung, ein in den Fertigungsalltag integrierbares Soll-Konzept abzuleiten. Abschließend wird eine Pilotierung der Fertigungslinie nach dem Soll-Konzept vorgenommen und die Übertragbarkeit auf andere Linien geprüft.

Im Rahmen dieser Masterarbeit wird der Prozess des Verantwortungswechsels, dem sogenannten Handshake-Prozess, während der Industrialisierung innerhalb eines Fahrzeugprojektes aus Sicht des Qualitätsmanagements untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Prozessverbesserung und -standardisierung. Das Ziel ist die Entwicklung eines einheitlichen Konzeptes, das als Qualitätswerkzeug den jeweiligen Verantwortlichen und den Fachabteilungen zur Verfügung gestellt wird. Die Grundlage der Untersuchung und Verbesserung des Prozesses orientiert sich an den Phasen des Deming-Zyklus: Planen (Plan) - Ausführen (Do) - Überprüfen (Check) - Verbessern (Act). Nach der Erfassung der grundlegenden Qualitätsaktivitäten während der Industrialisierungsphase werden in einer ersten Analyse die aktuelle Vorgehensweise, sowie die zu berücksichtigenden Aktivitäten der Qualitätsingenieure der BMW Group analysiert und zusammengefasst. Durch Anwendung verschiedener Erhebungs- und Qualitätsmethoden werden die relevanten Parameter für einen erfolgreichen Handshake identifiziert. Im Anschluss daran wird aus den gewonnenen Informationen ein Konzept entwickelt, das an bevorstehenden Verantwortungswechseln für ausgewählte Komponenten und Baugruppen pilotiert wird. Das Konzept, die weitere Vorgehensweise zur Implementierung des neuen Standards und die daraus resultierende Handlungsempfehlung komplettieren diese Arbeit.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Möglichkeiten zur Erstellung einer digitalen Übersichtskarte, die sich durch Zusammenfügen von Einzelbildern anbieten, zur Qualitätsverbesserung z.B. wenn durch Fließband Produkte hergestellt werden, diese Verfahren kann zur Qualitätssicherung genutzt werden. Diese Arbeit stellt zuerst die Definition der Bildregistrierung, die aktuelle Situation der Technologieentwicklung und die Klassifizierung der Methode für die Bildregistrierung. Dann wird der SAD-Algorithmus gewählt und durch Kodierung implementiert. Zum Ende wird das Programm getestet und die Idee der Verbesserung mitgeteilt.

Zusammengesetzte refraktive Linsen (CRLs) wurden in der Mitte der 90er Jahre als eine einfache Methode zur Fokussierung von Röntgenstrahlen entwickelt, im Gegensatz zu reflektierenden und diffraktiven Methoden, die bis dahin die Standardmethode für Strahllenkung, Formgebung und Strahlfokussierung waren. Das erste Auftreten solcher Linsen, das die schwache Röntgenrefraktion durch Materie überwindet, stammt aus dem Jahr 1996 an der European Synchrotron Research Facility (ESRF) in Grenoble, Frankreich. Die frühesten CRL waren einfach gebohrte Metallblöcke, aber diese Technologie ist erheblich gereift und heute kann eine Vielzahl von Methoden verwendet werden, um solche Elemente zu produzieren: reaktives Ionenätzen, heiße Prägung, LIGA Methode und andere mehr. Heute finden sich solche refraktiven Elemente bei vielen Synchrotron- und Röntgeneinrichtungen, wo sie in bestimmten Anwendungen und Photonenenergiebereichen Vorteile gegenüber alternativen reflektierenden oder diffraktiven Optiken bieten. Aktuelle CRLs sind in der Lage, kleine Brennpunkte zu liefern und sind in der Regel einfach zu implementieren und auszurichten. Im Röntgen gibt es einen Bedarf an nanofokussierender Optiken für Anwendungen von der Diffraktion bis hin zur Tomographie. Dieser Trend steigt mit der Verfügbarkeit von neuen Ultra-Low-Emittance Speicherring-basierten Lichtquellen - MAX-IV in Schweden; Sirius in Brasilien sowie modernisierte Einrichtungen wie die ESRF-EBS in Grenoble, die sich einer Verbesserung des magnetischen Gitters des Beschleunigers unterzieht; und das geplante APS-U in den USA. In diesen Quellen wird die Fokussierung des Elektronenstrahls im Speicherring, der die Quelle der Röntgenstrahlen ist, nahe der Beugungsgrenze betrieben, und die erzeugte Röntgenstrahlung weist bemerkenswerte Eigenschaften auf: von hoher Photonenintensität, sowie kleiner Quellgröße und Strahldivergenz was zu einer hohen Brillanzquelle führt. Die niedrige Quellenausstrahlung trägt zu einem hohen Maß von Kohärenz bei, speziell für gut entworfene Undulatoren. Dies stellt ein Problem für optische Designer im Röntgen-Regime dar: (inkohärente) Simulationsmethoden können für eine vollständige Beurteilung des Strahlliniendesigns nicht ausreichend sein. In zunehmendem Maße ist der Rückgriff auf Wellenausbreitung oder Hybrid-Methoden als ergänzende Werkzeuge notwendig. Dieses Masterprojekt konzentriert sich auf die Simulation und Charakterisierung von Brechungslinsen, die für Röntgen-Fokussierung angewendet werden. Es besteht aus den zwei wichtigsten Arbeitsberichen eines optischen Designers: die Simulation und Vergleich mit experimenteller Daten zur Bewertung der Gültigkeit der Simulationen. Der erste Teil des Projekts konzentriert sich auf die Bewertung der Auswirkungen von Fehlausrichtungen und Fertigungsfehlern. Dies geschieht durch optische Wellensimulationen mit dem Synchrotron Radiation Workshop (SRW) und Ray-Tracing mit SHADOW, beide in-house entwickelte Software. Der zweite Teil umfasst die Auswertung der Fokussierleistung von gestapelten Linsensystemen und auch die Charakterisierung der Figurfehler einzelner Linsenelemente mittels Speckle-Tracking-Methoden. Diese Charakterisierung wurde an den ESRF-Strahllinien durchgeführt.