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Einsatzverhalten keramisch gebundener Gleitschleifkörper

2021 , Eulitz, Alexander

Zu den kritischen Erfolgsfaktoren beim Gleitschleifen zählt insbesondere die Wahl eines geeigneten Schleifkörpers sowie passender Parameterwerte im Rahmen der Prozessauslegung. Obwohl die Anfänge der Gleitschleifbearbeitung vermutlich bis in das Altertum zurückreichen, basiert die Prozessauslegung nach wie vor vordergründig auf Erfahrungswissen der Anwender. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zu ermöglichen, werden in dieser Arbeit grundlegende Erkenntnisse zum Einsatzverhalten keramisch gebundener Gleitschleifkörper unterschiedlicher Form und Größe beschrieben. Weiterhin werden die Voraussetzungen für eine Übertragbarkeit auf industrielle Anwendungsfälle geschaffen.

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Selbstoptimierendes System zur aktiven Schwingungskompensation in Werkzeugmaschinen

2021 , Mewis, Jan

Die Werkzeugmaschinenindustrie ist charakterisiert durch ständig steigende Anforderungen an Fertigungskosten und -qualität. Der dadurch zunehmenden Belastung der Werkzeugmaschinen muss durch geeignete Maßnahmen entgegengewirkt werden. Insbesondere das dynamische Verhalten hat einen hohen Anteil an der erreichbaren Produktivität und Fertigungsgenauigkeit. Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung erfordert eine Verringerung der Massen. Gleichzeitig ist jedoch auch eine Erhöhung der Dämpfung und der Steifigkeit gefordert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Entwicklung eines aktiven, robusten, sowie sich selbst identifizierenden und optimierenden Systems zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen durchgeführt und evaluiert. Die Modelle und Grundlagen hierfür sind systematisch erarbeitet, nachvollziehbar dargestellt und zielgerichtet miteinander verknüpft worden. Die Dämpfungswirkung konnte anhand eines aktiven Mehrgrößensystems mit signifikanten Interaktionen nachgewiesen werden, das seriell in den Kraftfluss eines Maschinengestells integriert wurde. Zusammen mit den entwickelten Methoden sind die Modelle auf beliebige linearisierbare aktive Mehrgrößensysteme anwendbar.

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Conceptual Introduction of required development capabilities for Model-Based Systems Engineering

2021 , Manoury, Marvin Michael , Schmidt, Simon , Zimmermann, Thomas C. , Stark, Rainer

In the last years, multiple tools and methodologies have emerged that try to support the engineers to conduct Model Based Systems Engineering (MBSE). Nevertheless, the tools are usually bound to a certain methodology, which often requires sequential steps instead of supporting the iterative character of modern product development. In this paper, we conceptually introduce the development capabilities of the 5D model for MBSE as a convenient way to cover all relevant aspects of MBSE in an iterative way while being open to methodology and tool choice.

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Inertial Measurement Unit based Human Action Recognition for Soft-Robotic Exoskeleton

2021 , Kuschan, Jan , Burgdorff, Moritz , Filaretov, Hristo , Krüger, Jörg

Absence from work caused by overloading the musculoskeletal system lowers the life quality of the worker and gains unnecessary costs for both the employer and the health system. Exoskeletons can present a solution. Typically, such systems struggle with stiffness and discomfort and primarily a lack of battery lifetime. Soft-robotic exoskeletons offer a possibility to overcome these problems by increasing the system flexibility, not limiting the supported DoF and being actuator and joint together. Since soft-robotic exoskeletons can be designed only using power when supporting the wearer, it is possible to increase the battery lifetime by only acting on those actions for which the wearer needs support. Dealing with controls for soft-robotic exoskeleton one major difficulty is to find a compromise between saving energy and supporting the wearer. Having an action-depending control can reduce the supported actions to cover only relevant ones and increase the lifetime of the battery. The system conditions are to detect the user actions in real-time and distinguish between actions which require support and those which do not. We contribute an analysis and modification of human action recognition(HAR) benchmark algorithms from activities of the daily living, transferred them onto industrial use cases containing short and mid-term action and reduce the models to be compatible using embedded computers for real-time recognition on soft exoskeletons. We identified the most common challenges for inertial measurement units based HAR and compare the best-performing algorithms using a newly recorded data set overhead car assembly for industrial relevance. As a benchmark data set we focused on the "Opportunity" data set. By introducing orientation estimation, we were able to increase the F1 scores by up to 0.04. With an overall F1 score without a Null-class of up to 0.883, we were able to lay the foundation to use HAR for action dependent force support.

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15. Berliner Runde. Neue Konzepte für Werkzeugmaschinen 2021. Begleitband

2021 , Uhlmann, Eckart

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Requirements-driven Identification and Validation of Reusable System and Development Elements

2021 , Sünnetcioglu, Atakan

The well-known benefits of reuse in product development are reduced necessary effort, shorter development cycles and increased product quality due to the more mature solutions that are integrated into new products. Although it sounds paradox, reusing existing solutions in new development projects is one of the possibilities to increase the innovation power of a company. By applying reuse in a systematic way where applicable, product development teams can create additional resources for more innovative aspects of new products. This book reveals a requirements-driven approach for the identification of reuse in development projects. In this approach, product developers compare requirements of ongoing and completed projects to identify related requirements, which are suitable for reuse since they can be fulfilled with same solutions. However, comparison of requirements specifications is an elaborate and time consuming task for product developers.

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White Paper »RESYST«. Resiliente Wertschöpfung in der produzierenden Industrie - innovativ, erfolgreich, krisenfest

2021 , Buß, Dominik , Gebauer, Heiko , Glawar, Robert , Heller, Thomas , Klan, Steffen , Knothe, Thomas , Kohl, Holger , Sai, Brandon , Schmidtke, Niels , Stenzel, Fabian , Werner, Markus , Wilms, Marcel

Ziel des White Papers zum Thema Resiliente Wertschöpfung ist es, die Ergebnisse aus dem Fraunhofer-Innovationsprogramm Resiliente Wertschöpfungssysteme (»RESYST«) einer breiten Öffentlichkeit aus Wirtschaft, Wissenschaft und Politik zugänglich zu machen. Im Lichte aktueller Erfahrungen aus der Corona-Pandemie, aber auch der Hochwasserkatastrophe greift das Innovationsprogramm die Anforderungen des Wirtschaftsstandorts Deutschland an resiliente und dynamische Wertschöpfungssysteme bei gleichbleibend hoher Produktivität und Individualisierung auf. Resilienz gegenüber Krisen und Störfällen aller Art entwickelt sich somit zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor.

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Production environment of tomorrow (ProMo)

2021 , Kuschan, Jan , Müller, Vinzenz , Monchinger, Stephan , Heimann, Oliver , Niebuhr, Carsten , Kabha, Oday

Small defects in the grain or major damage to a moulded part or tool can bring production to a standstill. SMEs in particular have neither the personnel nor the equipment to repair such damage on their own, so they send it to specialised contractors. The repair process is carried out manually, depending on the accuracy requirements, and is usually completed by a finishing process. This work requires qualified personnel and, at the same time, requires a lot of time in case of larger damages. In this paper we present a way to map the Maintenance, Repair and Operations (MRO) process chain in a partially automated manner. The symbiosis of individual technologies results in a significantly increased efficiency of the MRO process chain, which continues to focus on people and their process knowledge. While Directed Energy Deposition (DED) for the MRO of moulded parts is used widely, usually a high manual effort in measuring the component geometries and teaching of the machine tool paths is necessary. However, there are clear advantages compared to the manufacture of new parts or manual laser welding repair. At the same time, the resource and energy requirements can often be significantly reduced compared to new part production. ProMo focuses on automating the time-consuming machine programming by reducing the number of necessary work steps in CAD/CAM-based program creation. Based on a subsequent robot-guided scan, a digital actual 3D model is generated. Due to intelligent path planning algorithms, no manual programming of the robot is necessary and at the same time it is possible to detect components of different sizes, shapes and covers in this system with a minimum of effort. In addition, the operator passes on elementary information, such as the approach path of the milling head, to the subsequent processes by means of finger gestures and can thus significantly reduce tedious CAM programming steps. Now, the scanned component is transferred to a 3D-CAD model and a target/actual comparison is created for the damaged areas. Those are milled out in a defined manner and then restored using DED.

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Bedienung digitaler Menschmodelle zur Absicherung manueller Montagetätigkeiten durch Virtual-Reality-Interaktion

2021 , Geiger, Andreas

Der Einsatz digitaler Menschmodelle zur Absicherung manueller Montagetätigkeiten ermöglicht die frühzeitige Berücksichtigung von ergonomischen Kriterien bei der Auslegung von Produktionsanlagen. Die Nutzung und Bedienung der Software von digitalen Menschmodellen benötigt jedoch umfassende Schulung und ist daher kosten- und zeitintensiv. Dieses Buch stellt ein Virtual Reality basiertes System vor, das die Bedienung und Anwendung digitaler Menschmodelle intuitiv ermöglicht. Durch die Nutzung der eigenen Hände mit digitalem Abbild in Virtual Reality und durch eine automatisierte Auswertung der durchgeführten Interaktionen, werden Simulationsrandbedingungen für ein digitales Menschmodell definiert. Dadurch wird die Perspektive der Anwender*innen verändert - sie werden von reinen Nutzer*innen einer Software zum Bestandteil der Softwareumgebung selbst. In mehreren Studien wurde das entwickelte System überprüft und auf die Anwendbarkeit in Unternehmen untersucht.

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Analysis and recycling of bronze grinding waste to produce maritime components using directed energy deposition

2021 , Müller, Vinzenz , Marko, Angelina , Kruse, Tobias , Biegler, Max , Rethmeier, Michael

Additive manufacturing promises a high potential for the maritime sector. Directed Energy Deposition (DED) in particular offers the opportunity to produce large-volume maritime components like propeller hubs or blades without the need of a costly casting process. The post processing of such components usually generates a large amount of aluminum bronze grinding waste. The aim of the presented project is to develop a sustainable circular AM process chain for maritime components by recycling aluminum bronze grinding waste to be used as raw material to manufacture ship propellers with a laser-powder DED process. In the present paper, grinding waste is investigated using a dynamic image analysis system and compared to commercial DED powder. To be able to compare the material quality and to verify DED process parameters, semi-academic sample geometries are manufactured.