Studienabschlussarbeiten

Der erste Schritt in meiner Bachelorarbeit bestand darin, mich mit dem derzeitigen Stand der eingesetzten Messmittel, zum Prüfen von Rohr- und Kupplungsleitungen vertraut zu machen. Nach dieser Analyse konnte ich auf Basis meiner gesammelten Informationen ein Lastenheft für eine Messmaschine erstellen, die berührungslos messen kann. Das fertige Lastenheft wurde dann von mir an die Hersteller von Messmaschinen geschickt. Folgende Firmen wurden nach intensiver Recherche ausgewählt: - Firma AICON 3D.Systems GmbH; - Firma FARO Europe GmbH & Co. KG; - Firma CARETRONIC Technik und Service GmbH; - Firma Carl Zeiss AG; - Fraunhofer Institut, Fabrikbetrieb und Automatisierung. Von den Firmen AICON und FARO erhielt ich jeweils ein Angebot für eine Messmaschine zum berührungslosen Messen von Rohr und Kupplungsleitungen. Damit ich die beiden Messsysteme vergleichen konnte, stellte ich Bewertungskriterien auf und fasste diese in einer Gewichtungsmatrix zusammen. Die Bewertung erfolgte aus den Informationen des Angebotes, den Probemessungen und dem anschließenden Gespräch. Nach der Bewertung stellte sich heraus, dass die Messzelle der Firma AICON die am besten geeignete Lösung für die berührungslose Vermessung von Kupplungsleitungen ist. Daraufhin wurden weitere Probemessungen mit Kupplungsleitungen bei der Firma AICON durchgeführt. Hierbei wurden Kupplungsleitungen/Rohrleitungen je fünfmal hintereinander vermessen. Dieselben Kupplungsleitungen wurden noch einmal mit einer taktilen Koordinatenmessmaschine gegenvermessen. Durch den Vergleich der beiden Messprotokolle konnte eine Aussage über die Messmittelfähigkeit getroffen werden. Wegen teils größerer Abweichung der AICON Messzelle gegenüber der Zeiss Messmaschine stellte sich heraus, dass die AICON Messzelle zu ungenau misst. Dies spiegelte sich besonders an kritischen Punkten, wie eng aneinander liegende Biegungen oder an Biegewinkeln größer 90˚, wieder. Ebenfalls fiel auf, dass Differenzen in der Mantelabweichung von bis zu 0,3mm an den vorher aufgezählten Punkten zwischen den einzelnen Messungen der AICON Messzelle existierten. Ein weiterer Punkt, der analysiert wurde, war die Prüfzeit. Dies geschah mit einer MTM-Analyse. Dabei wurde der ganze Prüfprozess betrachtet. Auch hier stellte sich heraus, dass die AICON Messzelle länger zum Prüfen einer Rohrleitung benötigt als das Lehren einer Leitung. Die Untersuchungsergebnisse zur Messmittelfähigkeit, Wiederholgenauigkeit und Zeitaufnahme machten deutlich, dass die AICON Messzelle (hervorgegangen als bestes Serienprodukt aus der Vergleichsmatrix) nicht geeignet ist, um die 100%-Lehrenprüfung zu ersetzen, weder wirtschaftlich noch im Bereich der Genauigkeit.

Für eine genaue und gezielte Getriebeauslegung müssen realitätsnahe Lastdaten zur Lebensdauerabschätzung zur Verfügung stehen. Dies wird durch Lastkollektivmessungen mit Erprobungsfahrzeugen erreicht. Um die Verwendbarkeit dieser Lastkollektive zu überprüfen, wird in dieser Arbeit ein Bewertungssystem für Lastkollektive entwickelt. Ebenso wird versucht, die während der Getriebeauslegung auftretende Streuung der Bauteilschädigung nachzuvollziehen und zu erklären. Es werden diverse Bewertungskriterien ermittelt, mit denen die Kollektive untereinander verglichen werden können, um so mögliche Ausreißer zu erkennen. Auf der Grundlage von Excel - VBA wird ein Berechnungstool entwickelt, mit dem diese Kriterien automatisiert ausgewertet werden. Mit Hilfe einer Gesamtschau über alle vorhandenen Lastkollektivmessungen werden zu einigen ausgewählten Kriterien statistische Regressionsanalysen durchgeführt. Ziel ist es, diese Kriterien mit Hilfe allgemeiner Fahrzeugparameter nachzubilden. Eine Abweichung dieser Untersuchung zu den realen Werten liefert Hinweise auf Ausreißer in den Lastkollektiven. Mit Hilfe dieser Untersuchung wurde kein eindeutiges Kriterium zur Ausreißererkennung und Bewertung der Lastkollektive festgelegt. Es ist aber gelungen, die Streuungen während der Auslegung von Getriebesystemen mit Hilfe von Regressionsanalysen nachzuvollziehen. Durch die Analysen konnte ebenfalls ein Prognosemodell für die untersuchten Kriterien aufgestellt werden.

In der vorliegenden Masterarbeit wird ein modulares Messsystem zur Durchmesserermittlung von Großwälzlagern entwickelt und konstruiert. Unter Beachtung der Methoden des konstruktiven Entwicklungsprozesses und der vorgegebenen Anforderungsliste wurden mehrere Lösungsprinzipien erstellt und mit technischen und ökonomischen Kriterien bewertet. Eine anschließende Fehlerbetrachtung ermöglichte eine Optimierung der Konstruktionsparameter und stellte die Grundlage für den technischen Entwurf dar. Die Konstruktion des modularen Messsystems erfolgte mit dem 3D-CAD Programm SolidWorks. Den Abschluss dieser Arbeit stellt die Erstellung eines vollständigen Satzes werkstattgerechter Fertigungszeichnungen dar.

Die folgende Masterarbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen IHI Charging Systems International Germany GmbH angefertigt. Diese beschreibt die Grundlagen der statischen Versuchsmethodiken und das Unwuchtverhalten am Rotor. Die Problematik des Unwuchtverhaltens ist am Beispiel des Abgasturboladers VW 1,2 L untersucht wurden. Ziel war es die Einflussfaktoren von Montage und Fertigungstoleranzen im Bezug auf das Unwuchtverhalten zu analysieren. Zur Realisierung erfolgte die Anwendung der statistischen Versuchsplanung (DoE). Es wurde eine Versuchsmatrix erstellt und auf Basis der theoretischen Erkenntnisse verschiedene praktische Untersuchungen durchgeführt, mit der Absicht die Teilkomponente zu ermitteln, welche für das womöglich höchste Unwuchtverhalten verantwortlich ist. Abschließend wurden auf Basis der theoretischen und praktischen Erkenntnisse mögliche Einsparpotenziale im Auswuchtprozess aufgezeigt.

Das seit Jahrzehnten bestehende Problem der Entsorgung bzw. Aufbereitung von Abwasser stellt immer wieder neue Herausforderungen dar. So werden in der heutigen Zeit häufig leistungsfähige und technologisch hochwertige Verfahren gefordert. Ein solches Verfahren stellt das Membranbelebungsverfahren zur Separation von Schlammwasser in Biomasse und Klarwasser dar. Hierfür wird in dieser Ausarbeitung ein flächenhaft getauchtes Membransystem zur Abwasserfiltration entwickelt. Speziell werden für dieses System erforderliche Qualitätskriterien zum partiellen Vergießen von Membrantaschen und zu Vergussvorrichtungen, sowie für die Erstellung und Öffnung des Absaugkanals des Permeats aufgestellt. Diese Kriterien werden bei der Entwicklung verschiedener Vergussvorrichtungen und bei Vergussversuchen immer wieder aufgegriffen und daraus resultierend Optimierungsmöglichkeiten entwickelt. Letztendlich steht ein Prototyp eines Membransystems, bestehend aus mehreren partiell vergossenen Membranpaketen, zur Verfügung.