Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl fur Umformende Fertigungsverfahren der Universitat Dortmund. Herrn Prof. Dr. -Ing. Eberhard von Finckenstein danke ich fur die UEbernalune des Hauptreferats und der damit verbundenen Unterstuzung meiner Arbeit. Mein Dank gilt ebenfalls den Korreferenten Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Behrens und Herrn Priv. Doz. Dr. -Ing. M. Kleiner fur die Durchsicht der Arbeit. Besonders danken moechte ich an dieser Stelle auch allen Mitarbeitern des Lehrstuhls und allen Kollegen des Projektes "Prozesssimulation in der Umform- technik", die wesentlich zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Freiburg i. Br., Juni 1994 Andreas Greve Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 Stand der Kenntnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 2. 1 Entwicklung der Prozesssimulation in der Umformtechnik . . . 21 2. 1. 1 Geschichtliche Entwicklung ., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2. 1. 2 Entwicklungstendenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2. 2 Datenbankeinsatz bei der Prozesssimulation . . . . . . . . . . . . . . 30 2. 3 Expertensysteme zur Beratung bei umformtechnischen Fra- stellungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3 Ziel der Arbeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4 Konzept eines Beratungssystems fur den FE-Anwender 42 4. 1 Arbeitsweise und Moeglichkeiten von Expertensystemen 42 4. 2 Grundlegende Aspekte zur FE-Beratung . . . . . . . . . . . . . . . . 49 4. 3 Struktur der Wissensbasis fur die FE-Beratung. . . . . . . . . . . 54 5 Einsatz des Beratungssystems zur Elementtypwahl . . . . . . . . 60 5. 1 Kriterien der Elementtypwahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5. 2 Aufbau des Elementberatungssystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6 Werkstoffdaten in der Prozesssimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6. 1 Simulation des Werkstoffilusses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6. 2 Zwischenschichtphanomene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 6. 3 Versagensmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 10 7 Datenbankbasierte Materialdatenverwaltung MDV . . . . . . . . . 96 7. 1 Allgemeine Aspekte und Anforderungen. . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7. 2 Entwurf der SQL-Materialdatenbank . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart. Meinen herzlichen Dank spreche ich an dieser Stelle Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. G. Pritschow aus, dem Direktor des Instituts, der mir grossen Freiraum zur selbstandigen Verwirklichung eigener Ideen liess, meine Arbeiten am Institut sehr wohlwollend unter- stutzt sowie den Hauptbericht ubernommen hat. Herrn Prof. Dr. H. Tiziani, Leiter des Instituts fur technische Optik, danke ich fur sein grosses Engagement an dieser Forschungsarbeit sowie fur die Erstellung des Mitberichtes. Herrn Dr.-Ing. K.-H. Wurst danke ich fur die sehr sorgfaltige Durchsicht des Ma- nuskriptes und seine inhaltlich wertvollen Vorschlage und Anregungen. Herzliehst gedankt sei ebenfalls der Vielzahl von Kolleginnen und Kollegen sowie den Studenten, die mich bei den Untersuchungen unterstutzt und zu zahlreichen fachlichen Diskussionen angeregt haben. Mein besonderer Dank gilt Herrn Dipl.-Ing. G. Harnrnann fur die ausserst kollegiale Zusarnrnenarbeit und sein Interesse an der Arbeit sowie meiner Familie fur ihr Verstandnis. Wesentliche Teile dieser Forschungsarbeit wurden vom Bundesministerium fur Forschung und Technologie gefoerdert.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. DrAng. A. Storr fur seine Unterstutzung und seine kritischen Anregungen bei der Erstellung dieser Arbeit sowie fur die UEbernahme des Hauptberichts. Ebenso danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Pritschow, dem Leiter des Instituts, fur die Foerderung der Forschungsarbeiten, die Grundlage dieser Arbeiten sind. Fur die UEbernahme des Mitberichts danke ich Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. H.-I. Bullinger. Danken moechte ich auch allen Mitarbeitern und Studenten des Instituts, insbesondere den Kollegen der Gruppe "Fertigungstechnische Programmiersysteme", die mit zum Ge- lingen dieser Arbeit beigetragen haben. Wolfgang Hofmeister -7- Inhaltsverzeichnis Abkurzungsverzeichnis 8 Symbole und Formelzeichen 9 1 Einleitung und Problemstellung 11 2 Stand der Technik 13 2.1 Neue CNC-Maschinenentwicklungen bei Drehmaschinen 13 2.2 Programmierung neuer Maschinenentwicklungen 16 2.2.1 Entwicklungsstand bei NC-Programmiersystemen 16 2.2.2 Problemstellungen bei der Programmierung 21 2.2.3 Anforderungen an die NC-Programmierung 24 2.3 Neue Softwarekonzepte zur Entwicklung modularer Programmier- systeme 26 2.4 AufgabensteIlung 29 3 Systemstruktur zur Programmierung der neuen Maschinene- wicklungen 31 3.1 Untergliederung der Systemstruktur 34 3.1.1 Subsystem .Bearbeitungsablaufbeschreibung. 35 3.1.2 Subsystem .Nutzerinterface. 36 3.1.3 Subsystem .Bearbeitungssimulation.

Die yorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter des Zentrums Fertigungstechnik Stuttgart. Herro o. Prof. em. Dr.-lng. Dr. h.c. Kurt Lange danke ich herzlich fUr das mir entgegengebrachte Vertrauen sowie die konsequente und groBziigige Unterstiitzung bei der DurchfUhrung meiner Untersuchungen. Herro Prof. Dr.-lng. K. Langenbeck danke ich fUr die freundliche Ubernahme des Mitberichts und die sich daraus ergebenden wertvollen Anregungen. Weiterhin gilt mein Dank Herro Professor Jean-Loup Chenot yom Ecole Nationale Superieure des Mines de Paris fUr die Moglichkeit zur DurchfUhrung der 3D-FEM- Simulationen sowie Herro Prof. Dr.-lng. Klaus Siegert fUr die Unterstiitzung bei der DurchfUhrung der sich anschlieBenden Experimente mit den Einrichtungen des lnstituts fiir Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt Herro Dipl.-lng. Achim Ruf und seiner Numerik-Gruppe fUr die wertvollen Ratschlage und die kreative Unterstiitzung bei der DurchfUhrung und Auswertung der Simulationen. Ferner mochte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des lnstituts fUr Umformtechnik sowie bei meinen Studentinnen und Studenten bedanken, die mich tatkrliftig bei der Anfertigung meiner Arbeit unterstiitzt haben.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor em. Dr. -Ing. Dr. h. c. Kurt Lange danke ich herzlich fur das mir entgegengebrachte Vertrauen, seine Anregungen und die wohlwollende Betreuung meiner Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. habil. Bernd Kroeplin und Herrn Professor Dr. -Ing. habil. Klaus Poehlandt bin ich fur die eingehende Durchsicht der Arbeit sowie fur die wertvollen Anregungen zu Dank verpflichtet. Herrn Professor Dr. -Ing. Klaus Siegert, Direktor des Instituts fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart, danke ich fur die grosszugige Unterstutzung bei der Durchfuhrung dieser Arbeit an seinem Institut. Mein Dank gilt ferner allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts fur Umformtechnik, die durch ihre Hilfe meine Arbeit unterstutzt haben. Die finanziellen Mittel zur Durchfuhrung dieser Untersuchung wurden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der Volkswagen-Stiftung zur Verfugung gestellt. Fur diese Foerderungen bin ich ebenfalls zu Dank verpflichtet. Stuttgart, Dezember 1994 Dae-Kern KANG Inhaltsverzeichnis Verzeichnis der Abkurzungen 11 o Zusammenfassung 13 1 Einleitung und AufgabensteIlung 15 2 Stand der Kenntnisse 17 2. 1 Loesungsmethoden in der Umformtechnik 17 2. 2 Finite-Elemente-Methode (FEM) in der Umformtechnik 19 2. 3 Kontaktproblem in der FEM 20 2. 4 Warmehaushalt bei Massivumformverfahren 22 2. 5 Plastische Anisotropie 23 3 Theoretische Grundlagen 25 3. 1 Das starr-plastische Stoffgesetz nach L ivy-Mises 25 3. 2 FE-Formulierung eines Umformvorgangs mit dem starr-plastischen Stoffgesetz 27 3. 2. 1 Extremalprinzipien 27 3. 2.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr. -lng. Dr. h. c. G. Pritschow danke ich sehr herzlich fur seine wohlwollende Unterstutzung, seine Anregungen, die zum Gelingen der Arbeit wesentlich beigetragen haben, sowie fur die Ubernahme des Hauptberichts. Herrn Prof. Dr. -lng. Dr. -Ing. E. h. M. Weck danke ich fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Allen Mitarbeitern des Instituts danke ich fur die kollegiale, offene und konstruktive Atmosphare der Zusammenarbeit. Mein Dank gilt insbesondere Herrn Dr. -lng. G. Krebser und Herrn Dipl. -Ing. M. Steffen, die mich durch kritische Hinweise und Diskussionen in vielfaltiger Weise unterstutzt haben. Gerd Junghans -7- Inhaltsverzeichnis Abkurzungen und Begriffe 10 Symbole und Bezeichnungen 11 1 Einleitung 12 2 Analyse von Simulationssystemen 14 2. 1 Aufgaben und Einsatzbereiche eines Simulationssystems 15 2. 2 Klassifizierung von Fertigungsverfahren aus der Sicht der Simulation 18 2. 3 Geometriedatenverarbeitung 20 2. 3. 1 Anforderungen an die Geometriedatenverarbeitung 22 2. 3. 2 Analyse von 2D-Geometriemodellen 25 2. 3. 2. 1 RadiergrafIk 25 2. 3. 2. 2 Kantenzugdarstellung 26 2. 3. 2. 3 Bewertung 27 2. 3. 3 Analyse von 3D-Geometriemodellen 28 2. 3. 3. 1 Linienorientierte Modelle 28 2. 3. 3. 2 Fiachenorientierte Modelle 29 2. 3. 3. 3 Volumenorientierte Modelle 29 2. 3. 3. 4 Spezielle Modelle fur die rechnerische Kollisionskontrolle 34 2. 3. 3. 5 Bewertung 35 2. 4 Datenversorgung 36 2."

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut rur Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart sowie bei der Forschungs- und Ingenieurgesellschaft fiir Steuerungstechnik, Stuttgart. Herrn Prof Dr.-Ing. G. Pritschow danke ich herzlich rur die wohlwollende Unter- stutzung und die wertvollen Anregungen bei der Durchfiihrung meiner Arbeiten sowie fiir die UEbernahme des Hauptberichtes. Auch Herrn Prof Dr. H.-J. Warnecke gilt mein Dank rur die Erstellung des Mit- berichtes. Ebenso moechte ich mich herzlich bei meinen Kollegen am Institut bedanken, die immer bereit waren zu fruchtbaren und kritischen Diskussionen, was Inhalt und Fortgang der Arbeit wesentlich positiv beeinflusst hat. Hervorheben moechte ich besonders Herrn Dr.-Ing. K.-H. Wurst rur die kritische und sorgfaltige Durchsicht des Manuskriptes. Auch den Kollegen aus meiner Arbeitsgruppe Herrn Dip!. Ing. A. Horn und Herrn Dip!. Ing. R. Wagner danke ich rur die kollegiale und freundschaftliche Zusammenarbeit. Nicht zuletzt gilt mein Dank meiner Frau rur die verstandnisvolle Begleitung wahrend meiner wissenschaftlichen Arbeiten.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Umformtechnik (IfU) der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing.habil. Klaus Poehlandt danke ich herzlich fur die Betreuung der Arbeit, fur das mir entgegengebrachte Vertrauen, seine grosszugige Foerderung sowie die wertvollen Diskussionen und Anregungen. Herrn Prof. Dr.-Ing.habil. Herbert Dietmann bin ich fur die UEbernahme des Korreferates, fur die eingehende Durchsicht dieser Arbeit sowie fur die wertvollen Hinweise zu Dank verpflichtet. Mein Dank gilt ferner meinem Lehrer Herrn Prof. em. Dr.-Ing. Dr. h.c. Kurt Lange fur die Hinfuhrung zur Umformtechnik und die Starthilfe bei Beginn der Arbeit. Ebenso moechte ich Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Siegert fur die wohlwollende Unterstutzung bei der Durchfuhrung dieser Arbeit sowie fur die Zusammenarbeit wahrend all der Jahre am IfU danken. Weiterhin bin ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Institutes fur Umformtechnik dankbar, die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. Die Mittel zur Durchfuhrung dieser Arbeit wurden von der Deutschen Forschungsgemein- schaft (DFG), Bonn, zur Verfugung gestellt, wofur an dieser Stelle ebenfalls gedankt sei.

Der vorliegende Forschungsbericht entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl fur Fertigungstechnologie der Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Numberg. Die im vorliegenden Bericht behandelte Thematik erwuchs aus den Problemstellungen wahrend der Entwicklung eines Programmalgorithmus zur Simulation des Ermudungsbruch- verhaltens von Umformwerkzeugen als einem der Grundbausteine des am Lehrstuhl erstell- ten PSU-Programmoduls WERKZEUGVERSAGEN. Der Bericht beschrankt sich dabei nur auf den Teilaspekt der numerischen Simulation des Rissausbreitungsverhaltens und enthalt die Darstellung und UEberprufung der dafur entwickelten theoretischen Grundlagen; die ergan- zend erarbeiteten Grundlagen zur Simulation der Rissinitiierung und Oberflachenermudung hingegen wurden in einem weiteren Forschungsbericht zusammengefasst, der in der gleichen Berichtsreihe erscheint. Fur die Moeglichkeit der Bearbeitung dieses Forschungsprojektes und das mir wahrend dieser Zeit entgegengebrachte Vertrauen, die Arbeit mit einem hohen Mass von Eigenverantwort- lichkeit durchfuhren zu koennen, sowie seine vielen wissenschaftlichen Anregungen moechte ich an dieser Stelle Herrn Univ. Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. M.Geiger meinen besonderen Dank aussprechen. Bedanken moechte ich mich auch bei Herrn Dr. U.Engel, in dessen Arbeitsgruppe diese Arbeit durchgefuhrt wurde, fur seine standige Bereitschaft zur wissenschaftlichen Diskus- sion. Mein Dank gilt ferner meinem Kollegen, Herrn Dr. T.Sobis, als meinem 'Mitstreiter' im Rahmen des PSU-Teilprojektes, fur die sehr enge fachliche Zusammenarbeit und den daraus erwachsenen, guten persoenlichen Kontakt. Gleiches gilt fur die ubrigen Kollegen der Umformtechnikgruppe, wie auch fur alle anderen Mitarbeiter des Lehrstuhls, die mich bei der Durchfuhrung dieses Vorhabens unterstutzt haben.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl fur Fertigungstechnologie der Friedrich-Alexander-Universitat Erlangen-Nurnberg. Die im vorliegenden Bericht behandelte Thematik erwuchs aus den Problemstellungen wahrend der Entwicklung eines Programmalgorithmus zur Simulation des Ermudungsbruch- verhaltens von Umformwerkzeugen als einem der Grundbausteine des am Lehrstuhl erstell- ten PSU-Programmoduls WERKZEUGVERSAGEN. Der Bericht beschrankt sich dabei nur auf den Teilaspekt der numerischen Simulation von Rissinitiierung und Oberflachenermudung und enthalt die Darstellung und UEberprufung der dafur entwickelten theoretischen Grundla- gen; die erarbeiteten bruchmechanischen Grundlagen der Versagenssimulation hingegen wurden in einem weiteren Forschungsbericht zusammengefasst, der in der gleichen Berichts- reihe erscheint. Fur die Moeglichkeit der Bearbeitung dieses Forschungsprojektes und das mir wahrend dieser Zeit entgegengebrachte Vertrauen, die Arbeit mit einem hohen Mass von Eigenverantwort- lichkeit durchfuhren zu koennen, sowie die wissenschaftliche Diskussion moechte ich an dieser Stelle Herrn Univ. Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. M.Geiger meinen besonderen Dank aussprechen. Seine fachlichen Anregungen und seine wohlwollende Unterstutzung, die es mir erlaubte, aktuelle Arbeitsergebnisse mehrfach auf Vortragsveranstaltungen oeffentlich zur Diskussion stellen zu koennen, haben wesentlich zum Gelingen der Gesamtarbeit beigetragen. Hierfur, wie auch fur die mir zugekommene persoenliche Foerderung, mein herzlicher Dank. Fur die UEbernahme der Koreferate moechte ich Herrn Univ. Prof. em. Dr.-Ing. Dr.h.c. K.Lange und Herrn Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. G.Kuhn herzlich danken. Bedanken moechte ich mich auch bei Herrn Dr. U.Engel fur seine standige Bereitschaft zur wissenschaftlichen Diskussion und seine kritische Durchsicht des Manuskripts.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. em. Dr. -Ing. Dr. h. c. Kurt Lange danke ich fur das mir entgegenge- brachte Vertrauen und die grosszugige Unterstutzung bei der Durchfuhrung dieser Arbeit. Herrn Prof. Dr. rer. nat. Volkmar Gerold bin ich fur die eingehende Durchsicht dieser Arbeit zu Dank verpflichtet. Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr. -Ing. habil. Klaus Poehlandt fur die Be- treuung der Arbeit sowie den wertvollen Diskussionen und Anregungen. Ferner danke ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts fur Umformtechnik, die zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Weiterhin moechte ich Herrn Dr. Clemens Ritter vom Institut Laue Langevin, Gre- noble fur die Zusammenarbeit bei den Neutronenbeugungsmessungen danken. Die Mittel zur Durchfurung der Arbeit wurden von der Stiftung Volkswagenwerk, Hannover bereitgestellt, wofur an dieser Stelle ebenfalls gedankt sei. Leonberg, im Dezember 1992 Lothar Bruckner Inhaltsangabe Formelzeichen und Abkurzungen 11 0 Zusammenfassung 13 1 Einleitung 16 2 Stand der Kenntnisse 18 2. 1 Spannungsrisskorrosion von CuZn-Legierungen 18 Chemische Zusammensetzung 2. 1. 1 20 2. 1. 2 Spannung 21 2. 1. 3 Korngroesse 21 2. 1. 4 Umformgrad 22 2. 2 Eigenspannungen und Spannungsrisskorrosion von Werkstucken 24 2. 2. 1 Tiefgezogene Werkstucke 26 2. 2. 2 Abstreckgleitgezogene Werkstucke 27 3 AufgabensteIlung 29 4 Experimentelle Untersuchungen 31 4. 1 Werkstoffe 31 4. 2 Versuchseinrichtungen zur Werkstuckherstellung 33 4. 2. 1 Tiefziehen mit Niederhalter 33 4. 2.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter bei der Forschun- und Ingenieursgesellschaft fUr Steuerungstechnik (F1SW GmbH) sowie am Institut fUr Steuerungstechnik der Werk- zeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (lSW) der Uni- versitat Stuttgart. Bei Herrn Prof. Dr. h.c. Dr.-lng. G. Pritschow, dem Di- rektor des Instituts mochte ich mich fur die Unterstut- zung und die F6rderung der zu Grunde liegenden For- schungsarbeiten sowie fUr die Ubernahme des Hauptberich- tes danken. FUr die Erstellung des Mitberichtes danke ich Herrn Prof. Dr.-lng. M. Weck sehr herzlich. Weiterhin gilt mein besonderer Dank meiner Frau sowie meinen Kindern, die maBgeblich zum erfolgreiche Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Allen Mitarbeitern und Stu- denten, insbesondere Frau Zettl, sowie den Herrn Dipl.- Ing. M. Dalacker, Dipl.-lng. J. Heller, Dipl.-lng. U. Rentschler und Dr.-lng K.H. Wurst mochte ich mich fUr die Anregungen beim Entstehen und der Durchsicht der Arbeit danken. lch m6chte mich an dieser Stelle auch bei den Damen im Technischen BUro, in den Sekretariaten des lSW's und der F1SW GmbH und der Bibliothek sowie den Herren der elek- trischen und mechanischen Werkstatt fur die gute Zusam- menarbeit bedanken.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Assistentenzeit am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Zu besonderen Dank bin ich Herrn Professor Dr. -Ing. J. Milberg verpflichtet, der die Arbeit anregte, mich durch wertvolle Kritik stets unterstutzte und mir durch ein grosses Mass an gewahrter Selbststandigkeit sein Vertrauen bewies. Desweiteren danke ich Herrn Prof. Dr. -Ing. K. Th. Renius fur die sehr aufmerksame Durchsicht der Arbeit und die Anregungen, die sich daraus ergaben. Ebenso moechte ich Herrn Prof. Dr. -Ing. M. Weck, RWTH Aachen, fur die grund- liche Durchsicht der Arbeit und die UEbernahme des Koreferates danken. Der Fa. Aesculap AG, Tuttlingen, die chirurgische Gerate und Versuchswerkzeuge zur Verfugung stellte, bin ich ebenso zu Dank verpflichtet. Weiterhin danke ich allen Studenten sowie allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Lehrstuhls, die mir tatkraftig zur Seite standen. Munchen im Oktober 1992 Helmut Hansmaier Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 1. 1 Allgemeines und Problemstellung 1. 2 Stand der Technik . . 2 1. 3 Zielsetzung der Arbeit 11 1. 4 Vorgehensweise und Arbeitsschwerpunkte . 12 2 Experimentelle Analyse des Istzustandes der Untersuchungs- genstande 15 2. 1 Untersuchungsgegenstande 15 2. 2 Strukturdynamische Eigenschaften der Untersuchungsobjekte . 18 2. 2. 1 Beruhrungslose Modalanalyse an Kreissageblattern 18 2. 2. 2 Koerperschallmessungen an der Antriebseinheit 22 2. 3 Akustisches Verhalten der Untersuchungsobjekte . . . 27 2. 4 Zusammenfassung und Erkenntnisse der experimentellen Unter- chungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 3 Gestaltungs- und Bemessungsprinzipien von gerauscharmen - rianten 38 3. 1 Modelldarstellung zur Gerauschentstehung und Gerauschabstrahlung 38 3. 2 Loesungsansatze fur Kreissageblatter . .

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaft- licher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaf- ten (iwb) der Technischen Universitat Munchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. J. Milberg, dem Leiter dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank fur seine wohlwollende Foerderung und Unterstiitzung sowie fur die wert- vollen Hinweise zu dieser Arbeit. Herrn Prof. Dr. -Ing. K. Ehrlenspie1, dem Leiter des Lehrstuhls fur Konstruktion im Maschinenbau der Technischen Universitat Munchen, danke ich fur die kritische Durchsicht dieser Arbeit und die sich daraus ergebenden Anregungen. Schliesslich moechte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts, insbesondere bei Herrn Dipl. -Ing. A. Sebald, sowie allen Studenten, die mich bei der Erstellung der Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich bedanken. Munchen, im April 1992 Gerd Schuster Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis 1 Einfuhrung 1 1. 1 Ausgangssituation 1 1. 2 Zielsetzung dieser Arbeit 4 1. 3 Vorgehensweise 4 2 Stand der Technik 6 2. 1 Inhalt dieses Kapitels 6 2. 2 Montagegerechte Produktgestaltung 7 2. 3 Automatisierung in der Montage 8 2. 4 Methoden und Richtlinien zur Montageplanung 12 2. 5 Integration von Produktkonstruktion und Montageplanung 14 2. 6 Rechnergestutzte Hilfsmittel fur die Montageplanung 15 2. 7 Systematische Softwareentwicklung 19 2. 8 Zusammenfassung und Fazit 21 3 Analysen zur Montageplanung 23 3. 1 Inhalt dieses Kapitels 23 3. 2 Defizite bei der rechnergestutzten Montageplanung 23 3. 2. 1 Darstellung der Zusammenhange 23 3. 2. 2 Defizite auf grund unzureichender Planungsmethoden und -hilfsmittel 24 3. 2.

Dieses Werk unterscheidet sich in seiner Darstellung von den meisten derzeit erhaltlichen Buchern, die sich mit der behandelten Thematik befassen. Das Kernstuck des Buches sind die etwa 184 Zeichnungen, die in durchgehend perspektivischer Darstellung mehrere Werkzeugmaschinen und ihre Verkettung zu komplexen Fertigungssystemen abbilden. Alle Baugruppen des Fertigungssystems werden positioniert und ihre Funktionen erlautert. Durch diese erhoehte Anschaulichkeit ist es moeglich, die Funktion der kompliziertesten Maschinen auf eine sehr wirksame Weise zu beschreiben. Nur aktuelle Maschinen und Fertigungssysteme, die derzeit angeboten und gebaut werden, werden in diesem Buch behandelt. Daher ist das Buch fur Studierende von grossem Nutzen. Daruber hinaus ist es auch fur die Praktiker in den Konstruktions- und Angebotsabteilungen und fur die Vertriebsfachleute von grossem Wert.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Bei Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow, dem Direktor des - stituts, moechte ich mich fur die Unterstutzung und Foerderung beim Entstehen dieser Arbeit sowie fur die UEbernahme des Hauptberichtes bedanken. Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Storr danke ich fur die sorgfaltige Durchsicht und seine wertvollen H- weise und Vorschlage. Mein Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. w. Schiehlen fur die Erstellung des Mitberichtes. Bei den Mitarbeiterinnen, Mitarbeitern und Studenten des ISW moechte ich mich ganz herzlich fur die gute Zusammenarbeit, fur die Vielzahl von Diskussionen und fur die redaktionelle Unterstutzung bedanken. Dieser Dank gilt ganz besonders Ro- nald Angerbauer, Oliver Frager, Andrea Schneider, Eugen Wie- land und Ute Wieland. Dipl. -Inform. M. Bauder - 7 - Inhaltsverzeichnis Seite Formelzeichen und Abkurzungen 9 1 Einleitung 12 2 Anforderungen an eine flexible Roboter- 14 steuerung 2. 1 Stand der Technik 15 2. 2 Allgemeine Anforderungen an Robotersteue- 19 rungen 2. 3 Spezielle Anforderungen zur Steuerung modu- 23 larer Roboter 2. 4. Anforderungen beim Entwurf und der Auslegung 24 eines Roboters aus modularen Komponenten 2. 5 Zielsetzung der Arbeit 25 3 Anpassbarkeit der Steuerung an die Aufgaben- 26 stellung 3. 1 Konfigurierbarkeit der Hardware 26 3. 2 Spektrum der Hardwarevarianten 27 3. 3 Steuerungssoftware 30 3. 3. 1 Verwendung eines Echtzeitbetriebssystems 32 3. 3.

Die Integration von Qualit{tssicherungsaufgaben in vielen Bereichen der Unternehmensprozesse ist mittlerweile zu einer der wichtigsten gestalterischen Aufgaben moderner Unterneh- mensorganisationen geworden. DerGestaltungsprozess aller- dings wird wesentlich dadurch erschwert, da vielfach quali- t{tsrelevante Zusammenh{nge und Wirkungen nicht bekannt sind oder unbeachtet bleiben. Dieses Buch zeigt wesentliche qualit{tsrelevante Zusammen- h{nge in modernen Unternehmen auf und stellt exemplarisch eine in diesem Sinne ganzheitliche arbeitswissenschaftliche und qualit{tsf-rderliche Gestaltung dar.

Originally presented as the author's thesis (doctoral)--Technische Universit'at M'unchen, 1991.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitar- beiter am Institut fur Umformtechnik der Universitat Stullgart. Herrn Professor Dr.-Ing. Dr. h. c. Kurt Lange danke ich herzlich fur das mir entgegenge- brachte Vertrauen, seine grosszugige Foerderung und seine Unterstutzung bei der Anferti- gung dieser Arbeit. Herrn Prof. Dr. rer. nat. Gerhard K. Wolf bin ich fur sein Interesse an der Arbeit sowie fur wertvolle Diskussionen und Anregungen dankbar. Weiterhin moechte ich Herrn Prof. Dr.-Ing. Klaus Poehlandt fur die Betreuung und kritische Durchsicht der Arbeit danken. Ebenso gilt mein Dank allen Mitarbeiterinnen und Mitar- beitern des Institutes fur Umformtechnik, die durch ihre Hilfe zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Mein Dank gilt ferner Herrn Dr. rer. nat. Peter Ballhause, Leybold AG, Hanau, zum Zeit- punkt der Untersuchungen Mitarbeiter am Physikalisch-Chemischen Institut - Radio- chemie - der Universitat Heidelberg, fur die Durchfuhrung der Ionenstrahlbehandlungen und Hartemessungen sowie seine Unterstutzung bei der Verschleissmessung mit Hilfe des Dunnschichtdifferenzverfahrens und Herrn Dipl.-Phys. Roland Leutenecker, Fraunhofer- Institut fur Festkoerpertechnologie, Munchen, fur die Durchfuhrung der Tiefenprofilanaly- sen. Herrn Dr.-Ing. Klaus Keller, Verschleiss-Schutz-Technik Dr. Ing. Klaus Keller, Schopfheim, danke ich fur die Beschichtung von Werkzeugen, die Durchfuhrung von Warmebehand- lungen und das Oberflachenfinishen von Werkzeugen. Die Durchfuhrung dieser Untersuchung wurde im Rahmen des Verbundprojektes "Ober- flachenvergutung durch Ionenimplantation" vom Bundesministerium fur Forschung und Technologie uber den Projekllrager KFA Julich gefoerdert, wofur an dieser Stelle gedankt sei.

Diese Publikation befa t sich mit der Entwicklung einer Steuerung f}r die Freiformfl{chenbearbeitung mit der M-glichkeit, Bahnvorgaben in Parameterkoodinaten der Fl{chenbeschreibung zu interpolieren. Die damit verbundenen Vorteile sind der durchg{ngige Informationsflu f}r Geometriedaten, die Reduktion der NC-Datenmenge, die Flexibilit{t des Fr{sereinsatzes und die hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit. Es wurde eine erweiterte NC-Programmierschnittstelle nach DIN 66025 zur Freiformfl{chenbearbeitung spezifiziert. Wesentlich dabei ist die Definitionvon beliebigen Fl{chenkurven als Fr{sbahn. Durch Verwendung der B-Spline-Kurvenapproximation werden alle in konventionellen Steuerungen vorkommenden Bahnen in einer einheitlichen Polynomform f}r die Sollwerterzeugung dargestellt. Ein darauf basierendes Einschrittverfahren zur allgemeinen Polynominterpolation wurde entwickelt. Die neuen Interpolationsverfahren und -strukturen f}r die Freiformfl{chenbearbeitung zeigen, da nur durch Spline-Generierung sowohl f}r die Bahn als auch f}r die Orientierung eine hohe Bahngenauigkeit zu gew{hrleisten ist. Aus den gewonnenen Ergebnissen wurde die Struktur einer fl{chenorientierten Steuerdatenaufbereitung in der Steuerung festgelegt. Inhalts}bersicht: Abk}rzungen und Formelzeichen - Einleitung - Problemstellung und Stand der Technik - NC-Programmierschnittstelle f}r die Freiformfl{chenbearbeitung - Allgemeine Polynominterpolation zur Sollwerterzeugung - Fl{chenorientierte Steuerdatenaufbereitung f}r das f}nfachsige Fr{sen - Realisierung - Zusammenfassung - Schrifttum

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tlitigkeit als wissen- schaftlicher Mitarbeiter am Institut flir Werkzeugmaschinen und Betriebs- wissenschaften (iwb) der Technischen Universitiit Mtinchen. Herrn Prof. Dr.-Ing. Joachim Milberg, dem Leiter des Instituts, gilt mein besonderer Dank ftir seine stete Untersttitzung und wohlwollende Forderung sowie flir seine wertvollen Anregungen, die zum Gelingen der Arbeit ent- scheidend beigetragen haben. Herrn Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Wiendahl, dem Leiter des Instituts flir Fabrikanlagen der Universitiit Hannover, danke ich flir die aufmerksame Durchsicht meiner Arbeit und die Vielzahl konstruktiver Hinweise. SchlieBlich mochte ich mich bei allen Mitarbeitern und Studenten des iwb bedanken, die mich bei der Erstellung der Arbeit tatkrliftig unterstiitzt haben. Insbesondere meinen Freunden Dipl.-Ing. Michael Beutner, Dipl.-Ing. Clemens Martin, cand.-Inform. Norbert Pillmayer sowie Dipl.-Inform. Dorothea Mehling schulde ich Dank ftir ihr groBes Engagement und die auBer- gewohnlich produktive Zusammenarbeit in der Endphase meiner Promotion. Starnberg, im Dezember 1991 Claus Burger Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung, Situationsanalyse, Zie)setzung 1 1.1 Ein1eitung ..... . 1.2 Stand der Forschung 5 1.2.1 Trends und Entwicklungen 5 1.2.2 PPS- und Fertigungs1eitsysteme 8 1.2.3 Ansiitze zur Rege1ung der Produktion 11 1.3 Zie1e und Aufbau der Arbeit . . . . . . .

The Science and Practice of Welding, now in its tenth edition, is an introduction to the theory and practice of welding processes and their applications. Volume 1, Welding Science and Technology, explains the basic principles of physics, chemistry and metallurgy applied to welding. The section on electrical principles includes a simple description of the silicon diode and resistor, the production and use of square wave, and one-knob stepless control of welding current. There is a comprehensive section on non-destructive testing (NDT) and destructive testing of welds and Crack Tip Opening Displacement Testing. The text has been brought completely up-to-date and now includes a new chapter devoted to the Inverter power unit, and duplex stainless steel has been included in the list of materials described. Volume 2, The Practice of Welding, is a comprehensive survey of the welding methods in use today and includes up-to-date information on all types of welding methods and tools, including manula metal are welding(MMA), gas shielded metal are welding(MIG and MAG), tungsten electrode inert gas shielded welding processes(TIG) and plasma are processes, resistance welding and flash butt welding, oxy-acetylene welding. The book also has a chapter on cutting processes. This new edition has been brought right up-to-date with a new chapter on the welding of plastics, and new sections on the welding of duplex stainless steel and air plasma cutting. As in previous editions, the appendice brings together a wealth of essential information, including British and American welding symbols, tables of conversion, informatin on propriety welding gases and mixtures, testing practices, safety features and tablesof brazing alloys and fluxes. Both volumes contain numerous questions of the type set craftsman and technician grade of the City and Guilds of London Institute examinations.