Studienabschlussarbeiten

Im Herstellprozess von Lampensockeln, vorrangig für die Automobilindustrie, kann es durch die verschiedenen Arbeitsschritte zu Fehlern kommen, die dann zu kostenintensiven Reklamation der Lampenhersteller und im schlimmsten Fall zum Ausfall der Lampe beim Verbraucher führen. Eine 100%-Kontrolle ist daher unerlässlich. Um bei dieser Kontrolle eine hohe Anzahl an Prüfteilen mit hoher Wiederholgenauigkeit und in angemessener Zeit prüfen zu können, hat sich in der Vergangenheit der Einsatz von Sortiertechnik mithilfe industrieller Bildverarbeitung bewährt. In dieser Arbeit wurden die Komponenten der Bildverarbeitung, welche Kamerasysteme sowie Beleuchtung und Objektive umfasst, überarbeitet und auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Die zu Prüfenden Merkmale wurden aus der alten Programmstruktur überarbeitet bzw. neu konzipiert und in aktuelle Programmstrukturen eingebunden. Für Prüf- und Demonstrationszwecke wurden diese Komponenten und Programmstrukturen in einen Prüfstand integriert, in welchem die automatisierte Prüfung von Lampensockeln autonom durchgeführt werden kann. Dieser Prüfstand wurde zusätzlich im Rahmen dieser Arbeit konstruiert, gefertigt und montiert. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme konnte so die Umsetzung der Prüfmerkmale mittels der Bildverarbeitungssysteme verifiziert werden.

Die hier vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Sortiereinheit für ein Gerät zur automatischen Besatzanalyse von Getreide. Dabei erfolgt zu Beginn eine Analyse des Marktes für Getreide und Analysegeräte sowie eine Befragung potentieller Kunden. Hieraus folgend wird eine Prognose zum Absatzpotential für ein Gerät zur Besatzanalyse ermittelt. Als Resultat dieser Analyse ergibt sich die Notwendigkeit zur Konstruktion einer Sortiereinheit. Die Konzeptionierung und Konstruktion erfolgt schließlich nach den Vorgaben der VDI Richtlinie 2221. Der Aufstellung eines Forderungskatalogs folgen die Ermittlung und der Vergleich verschiedener Konzepte zur Gesamtfunktion der Sortiereinheit. Den Abschluss bilden die Dimensionierung der Baugruppen sowie die Dokumentation der Ergebnisse.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer Analyse von Prüfdaten der Serienproduktion und der Endkontrolle der Boehringer Ingelheim microParts GmbH. Ziel der Arbeit war es diese Daten dahingehend zu untersuchen, ob sie sich in beiden Prüfungen vergleichbar verhalten und ein Zusammenhang nachweisbar ist. Für diesen Versuch wurden gezielt manipulierte Gerätebaugruppen untersucht. Zudem wurde der Einfluss von verschiedenen Prüflösungen auf das Prüfergebnis analysiert. Dem experimentellen Teil voran gestellt ist eine theoretische Untersuchung der Themen Prozessfähigkeit und Prüfprozesseignung. Hierzu wurde jeweils ein Excel-Tool erstellt.

Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wird ein Prüfkonzept für die zerstörungsfreie Prüfung textiler Kohlefaser Halbzeuge entwickelt. Der Automobilhersteller BMW nutzt kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) für die Herstellung der Karosserie des BMWi3 und des BMWi8. Der Werkstoff CFK besitzt eine hohe Festigkeit, eine hohe Steifigkeit und ist im Vergleich zu metallischen Werkstoffen sehr leicht. Hohe Material-, und Fertigungskosten sind Nachteile des Werkstoffs. Damit eine konstante Bauteilqualität entlang der gesamten Prozesskette gewährleistet werden kann, muss eine serienbegleitende zerstörungsfreie Prüfung in allen Produktionsstufen erfolgen. Die Prüfung der umgeformten textilen Halbzeuge (Preforms) erfolgt derzeit zerstörend mittels Sichtprüfung, damit Merkmale in allen Faserlagen der Halbzeuge detektiert werden können. Dadurch werden hohe Prüfausschusskosten erzeugt, da die zerstörten Preforms nicht weiterverarbeitet werden können. Im Rahmen der Arbeit werden verschiedene Prüfverfahren für die zerstörungsfreie Prüfung von faserverstärkten Kunststoffen vorgestellt. Mit Hilfe geeigneter Kriterien, welche neben Investitionskosten, Analysedauer und Eindringtiefe auch Merkmale wie Welligkeiten, Falten und Gassen sind, wird ein zerstörungsfreies Prüfverfahren mit Hilfe der Nutzwertanalyse (NWA) ausgewählt. Die zerstörungsfreie Wirbelstromprüfung eignet sich am besten für den Einsatz als serienbegleitendes Prüfverfahren. Eine Voruntersuchung mit Hilfe der Wirbelstromprüfung an einem Serienbauteil soll erste Messergebnisse liefern. Ein Vergleich zwischen der Wirbelstromprüfung und der Röntgen CT- Prüfung soll den Unterschied der bildlichen Auflösung beider Scans zeigen. Es werden ebene, zweidimensionale Prüfkörper bekannten Fehlermerkmalen präpariert, welche mit Hilfe des Wirbelstromprüfgeräts EddyCus®MPECS untersucht werden. Ziel der Validierung ist es die Anregungsfrequenzen, die Verstärkungen, die Sensorwinkelstellung und die Phasenwinkel so einzustellen, dass die eingebrachten Merkmale deutlich sichtbar werden. Diese Erkenntnisse werden auf die dreidimensionale Prüfung übertragen. Für die Umsetzung eines Pilotprüfstands zur 3D- Preform Prüfung, wird in der Produktionshalle 21.0 im BMW Werk Leipzig ein Konzept geplant, konstruiert, beschafft und aufgebaut. Neben der Auswahl einer Prüfaufnahme für Preforms, wird ein geeigneter Roboter ausgewählt. Ein kollaborierender Leichtbauroboter der Firma Universal Robots (UR10) eignet sich für die Umsetzung am besten, da für den Betrieb keine Sicherheitsschutzzelle benötigt wird und Platz gespart wird. Der Leichtbauroboter wird auf einem Wagen aus Aluminiumprofilen verschraubt, sodass eine ortsflexible Wirbelstromprüfung ermöglicht wird. Für die Schnittstelle zwischen Roboter und Wirbelstromsensorik wird eine Software mit visual basic for applications (VBA) programmiert, welche Untersuchungen an ebenen Bereichen ermöglicht. Mit Hilfe des konzipierten Pilotprüfstands und den Erkenntnissen aus der Validierung, erfolgen Untersuchungen an ebenen Halbzeugen mit bekannten Fehlermerkmalen sowie einer Prüfung des Preforms C- Säule unten außen (Preform Code 12). Die eingebrachten Fehlermerkmale werden mit Hilfe der Wirbelstromprüfung in allen Untersuchungen deutlich. Die Merkmale werden in unterschiedlichen Ausprägungen und Lagentiefen unterschiedlich stark im Wirbelstrombild sichtbar, was auf Leitfähigkeitsunterschiede und den Skin- Effekt zurückzuführen ist. Für die Weiterentwicklung des Pilotprüfstands sollte die Bahnplanungssoftware, die Sensorgeometrie sowie die Prüfaufnahme der Preforms optimiert werden. Des Weiteren sollte eine Software für die automatische Auswertung der detektierten Fehlermerkmale entwickelt werden.

Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit der Implementierung eines Energiemanagementsystems auf Basis der DIN EN ISO 50001 in das integrierte Managementsystem der Sandvik Tooling Supply Renningen. Die Integration themenspezifischer Managementsysteme - beispielsweise im Bereich des Qualitäts-, Umwelt- und Energiemanagements - in integrierte Managementsysteme dient der Verminderung bzw. Beseitigung von Redundanzen, Doppelarbeiten, Unklarheiten und Widersprüchen. Je besser das themenspezifische Teilsystem mit dem allgemeinen Managementsystem verbunden ist, desto höher ist die Akzeptanz der Nutzer für das System. Die Auswahl eines geeigneten Integrationskonzeptes ist einerseits von der Aus-gangssituation des Unternehmens und andererseits von den, durch die internationale Norm DIN EN ISO 50001 vorgegebenen, Anforderungen an Inhalt und Aufbau des Energiemana-gementsystems abhängig. Auf Basis dieser Vorgaben stellt sich die partielle Integration für den betrachteten Anwendungsfall als optimales Integrationskonzept heraus. Die Umsetzung der Dokumentation (Handbuchabschnitte, Verfahrensanweisungen, Prozessbeschreibungen, sonstige Unterlagen) für die Sandvik Tooling Supply Renningen ist im Anhang aufgeführt.