A comprehensive look at the basic science of diffusional process and mass transfer Mass transfer as a principle is an essential part of numerous unit operations in biomolecular, chemical, and process engineering; crystallization, distillation, and membrane separation processes, for example, use this important method. Given this significance--particularly in engineering design where these processes occur--understanding the design and analysis of such unit operations must begin with a basic understanding of how simultaneous mass transfer and the chemical reactions that influence these occurrences. It is also vital to be aware of the most up-to-date technologies for analyzing and predicting the phenomena. Given the significance of this process, Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions is an important resource as it introduces the reader to the complex subject of simultaneous mass transfer with biochemical and chemical reactions and gives them the tools to develop an applicable design. Analyzing the systems of simultaneous mass transfer and reactions is at the core of this book, as all known design approaches are carefully examined and compared. The volume also provides the reader with a working knowledge of the latest technologies--with a special focus on the open-sourced computer programming language R--and how these tools are an essential resource in quantitative assessment in analysis models. Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions provides a working knowledge of the latest information on simultaneous mass transfer and reactions by focusing on the analysis of this process, as well as discussing the existence and distinctive quality of the solutions to the Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions readers will also find: A theoretical basis of each design model that is carefully stated, compared, and assessed Carefully developed and established Existence and Uniqueness Theorems for a general design model Comprehensive coverage of how the programming language R may be used to analyze models Numerous examples and case studies that provide a working knowledge of simultaneous mass transfer and reactions Simultaneous Mass Transfer and Chemical Reactions is a useful reference for students in chemical engineering, biotechnology, or chemistry, as well as professional process and chemical engineers.

Neue Produktions- und Informationstechnologien verwandeln unsere industrielle Arbeitswelt. Auch neue Formen der Arbeitsorganisation im direkten und indirekten Bereich sind heute schon feste Bestandteile innovativer Unternehmen. Die Entkopplung der Arbeitszeit von der Betriebszeit, integrative Planungsansatze sowie der Aufbau dezentraler Strukturen sind nur einige Beispiele der Konzepte, die die aktuellen Entwicklungsrichtungen kennzeichnen. Oberstes Ziel bei der systematischen Gestaltung des Wandels in unseren Unternehmen bleibt eine hohe Qualitat und Produktivitat der Arbeit. Auf dem Weg dahin bieten sich den Unternehmen vielfaltige Moglichkeiten zur Weiterentwicklung sozialer und humaner Arbeitsgestaltung. Das Produktionsforum '91 war den zentralen strategischen Managementaufgaben gewidmet, die zur Sicherstellung des Unternehmenserfolgs von morgen erforderlich sind. Erfahrungsaustausch und Dialog zwischen "Anwendern, Herstellern" und "Wissenschaftlern" standen im Vordergrund. Diskutiert wurden Vorgehensweisen und vor allem auch realisierte Praxisbeispiele erfolgreichen Produktionsmanagements. Dieser Berichtsband richtet sich damit vor allem an betriebliche Entscheidungstrager sowie Fach- und Fuhrungskrafte aus den Bereichen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung, Organisation, Personal und Produktion."

Fertigungsbedingungen wirken sich auf das Verhalten schwingend beanspruchter umgeformter Werkstucke aus pulvermetallurgisch hergestellten Vorformen aus. Das wird in dieser Publikation am Beispiel des Voll-Vorwarts-Fliesspressens untersucht. Im Ausgangszustand ist das Ermudungsverhalten der Sintermetalle bei niedriger bis mittlerer Belastung durch quasielastische Verformung bis zum Bruch gekennzeichnet. Bei hoher Belastung lasst porenbedingt rasches Risswachstum eine zyklische Ver- oder Entfestigung nicht mehr zu. Durch Fliesspressen wird der Restporengehalt von 10% bei Kaltumformung auf etwa 1 bis 3 %, bei Halbwarmumformung teilweise auf 1 % reduziert. Wahrend sich wechselverformte Werkstucke im kaltfliessgepressten Zustand vornehmlich quasielastisch verhalten, zeigen halbwarmumgeformte eine ausgepragte zyklische Entfestigung. Diese verlauft aufgrund der gegenuber dem sproeden Sinterzustand deutlich verbesserten Zahigkeit aber sehr langsam. Zusatzlich koennen die in Pressrichtung orientierten gestreckten Poren die Rissausbreitung verzoegern und somit die Lebensdauer zyklisch beanspruchter Werkstucke aus Sintermetall erhoehen.

Die Simulationstechnik gewinnt in unterschiedlichen Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Besonders die Bewegungssimulation entwickelt sich zu einem unerlasslichen Hilfsmittel bei der Einsatzplanung von Robotern im Industriebetrieb. Ziel dieser Publikation ist die Erstellung eines realitatsnahen graphischen Robotermodells. In der ersten Stufe werden dazu die einzelnen Aspekte der kinematischen Modellbildung behandelt. Eine Prazisierung des Bewegungs rhaltens wird in der zweiten Stufe mit der Einbeziehung der Dynamik erreicht. Hierzu wird eine Datenschnittstelle zwischen einem Programmpaket zur Berechnung der Dynamik von Mehrkorpersystemen und dem Bewegungssimulationsprogramm konzipiert und ausprogrammiert. Zuletzt wird anhand von Messungen am realen Roboter einerseits und der entsprechenden Simulationsrechnungen andererseits das Simulationsmodell verifiziert."

Der Einsatz von flexibel automatisierten Fertigungskonzepten in den Produktionsbereichen der Unternehmen des Maschinenbaus hat sich in den letzten Jahren durchgesetzt. Dies gilt speziell auch fur Flexible Fertigungssysteme (FFS), die die komplexeste Ausfuhrungsform der unter dem Begriff der flexiblen Automatisierung zusammengefassten Konzepte darstellen. Die unterschiedlichen Ausfuhrungsformen von FFS setzen spezielle Gestaltungen der Produktionsplanung und -steuerung (PPS) fur die Auftragsabwicklung und hier speziell fur die Werkstattsteuerung voraus. Der funktionsfahigen Integration der FFS in den innerbetrieblichen Informationsfluss der PPS, der Gestaltung der Arbeitsorganisation sowie des Personaleinsatzes kommt deshalb eine wesentliche Bedeutung fur den wirtschaftlichen Erfolg zu."

In der Kaltmassivumformung fallen bei der Fertigung komplizierter Werkstucke die Werkzeuge uberwiegend durch Ermudungsbruch aus. Der Autor hat am Beispiel des Voll-Vorwarts-Fliesspressens Standmengenuntersuchungen zur Erfassung von Einflussgroessen auf den Werkzeugbruch durchgefuhrt, woruber in dieser Publikation berichtet wird. Zur statistischen Absicherung der Ergebnisse wurden pro Versuchsparameter funf gleichartige Werkzeuge gepruft; das bedingte einen Versuchsaufwand von ca. 600 000 gepressten Teilen. Parallel zu diesen experimentellen Untersuchungen wurde der Voll-Vorwarts-Fliesspressvorgang mit der Finite-Elemente-Methode simuliert. Die vorliegenden Ergebnisse koennen zur Optimierung von Fliesspresswerkzeugen fur das Voll-Vorwarts-Fliesspressen mit kegeliger Schulter bezuglich des Bruchverhaltens dienen. Sie stellen damit einen Beitrag zur Erhoehung der Fertigungssicherheit und der daraus resultierenden Wirtschaftlichkeit fur das technologisch wichtige Verfahren der Kaltmassivumformung dar.

In der Umformtechnik werden Werkstucke oft auf Torsion beansprucht. Diese Publikation zeigt, wie die Durchfuhrung des Torsionsversuches im Hinblick auf Genauigkeit, Aufloesung und Temperaturbestimmung an der Probe verbessert werden kann. Im Vordergrund stand dabei die Anwendung dunnwandiger hohler Proben, wobei sowohl die Handhabung als auch die Fertigung dieser Proben optimiert wurde. Eine genaue Auswertungsmethode wurde vom speziellen Fall massiver Proben auf hohle Proben verallgemeinert. Diese Naherungsloesung ist um so unabhangiger vom Werkstoff- und Geschwindigkeitsverhalten, je dunnwandiger die Probe gewahlt wird. Ausserdem wurde die tatsachlich an der Umformung beteiligte Probenlange berucksichtigt. Durch die Verwendung genau gefertigter Proben konnten im angewandten Geschwindigkeitsbereich hohe Vergleichsumformgrade erzielt werden, die im Hinblick auf reale Umformverfahren von Interesse sind.

Die vorliegende Dissertation entstand neben meiner Tatigkeit als Mitarbeiter am Institut fur Montageautomatisierung GmbH (ifm). Besonders danken moechte ich Herrn Prof. Dr.-Ing. J. Milberg, dem Leiter des Lehrstuhls fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) an der Technischen Universitat Mun- chen sowie des oben genannten Instituts, der mir die Bearbeitung der Thematik ermoeglichte und durch kritische Anregungen und wertvolle Hinweise meine Arbeit stets wohlwollend unter- stutzte. Herm Prof. Dr. rer. nat. H. Schmidtke, dem Inhaber des Lehrstuhls fur Ergonomie der Technischen Universitat Munchen, danke ich fur das meiner Arbeit entgegengebrachte Interesse und die UEbernahme des Korreferats. Desweiteren danke ich Herm Prof. Dr.-Ing. G. Duelen am Doppelinstitut IPK / IWF Berlin fur die kritische Durchsicht der Arbeit, den sich daraus ergebenden Anregungen sowie der UEbernahme des zweiten Korreferats. Mein Dank gilt ebenfalls Herrn Dr.-Ing C. Maier, dem Geschaftsfuhrer des Instituts fur Montageautomatisierung, der mir die Bearbeitung der vorliegenden Dissertation ermoeglichte. Schliesslich moechte ich mich bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des ifm und des iwb sowie allen Studenten, die mich bei der Erstellung der Arbeit unterstutzt haben, recht herzlich bedanken.

Im Mittelpunkt dieser Publikation steht die Untersuchung des Bahnverhaltens fahrerloser Transportsysteme ohne Spurbindung und die Erarbeitung von regelungstechnischen Massnahmen, mit deren Hilfe die Bahngenauigkeit bei ausschliesslicher Verwendung direkter Winkelmesssysteme an den Fahr- und Lenkantrieben der jeweiligen Transportmittel erhoeht werden soll. Dabei wird eine neuartige Konstruktionssystematik dargestellt, die zu hoher Beweglichkeit in engen Fahrraumen fuhrt, bei Kurvenfahrten wenig Raum beansprucht und hohe Bahngenauigkeiten bei spurungebundener Fuhrung zulasst. Zur Minimierung dynamischer Schleppfehler werden zwei unterschiedliche Regelungskonzepte (Bahnregelung entlang einer virtuellen Leitlinie und pradiktive DSMC-Lageregelung) hergeleitet und am aufgebauten spurungebundenen Transportsystem FLEXL erprobt. Mit Hilfe des freibeweglichen, spurungebundenen und frei programmierbaren Transportsystems lassen sich Freistrecken von bis zu 25 m zwischen sogenannten Referenzstellen zurucklegen. FLEXL ermoeglicht es, den Aufwand und die Kosten fur Anlageplanung und Inbetriebnahme sowie fur AEnderungen bei bestehenden Anlagen drastisch zu reduzieren.

Ausgehend von moeglichen Gesamtloesungen fur das funfachsige Frasen und von einer Untersuchung der Leistungsfahigkeit heutiger numerischer Steuerungen (NC) fur dieses Bearbeitungsverfahren werden im Schwerpunkt Moeglichkeiten fur eine Frasergeometriekorrektur direkt in der NC behandelt. Die Korrektur erlaubt den Einsatz von Frasern mit kleinen Abweichungen von der Nenngeometrie und berucksichtigt sowohl unterschiedliche Bearbeitungsfalle wie beliebig gekrummte Flachen oder Regelflachen als auch eine Anzahl unterschiedlicher Frasertypen. Es wird die Integration der Loesungen in eine neue NC-Struktur mit erweiterter NC-Datenschnittstelle vorgestellt. Die fur eine optimierte Loesung der Frasergeometriekorrektur erforderlichen Modifikation im Programmiersystem werden untersucht. Erganzend zur Hauptthematik werden Moeglichkeiten der Offset-Bearbeitung und im Rahmen der Komplettbearbeitung die Berucksichtigung der Frasergeometrie beim zweieinhalb- und dreiachsigen Frasen beschrieben.

Das "Fertigungstechnische Kolloquium" in Stuttgart findet in dreijahrigem Turnus und in diesem Jahr zum 7. Male statt. Es fuhrt die Tradition des von Prof. Dolezalek 1959 ins Leben gerufenen Automatisierungs-Kolloquiums fort. In diesem Jahr steht es unter dem Motto "Die Fertigungstechnik bestimmt den wirtschaftlichen Erfolg. Mit richtigen Weichenstellungen sichern wir den Industriestandort Deutschland."

Beim Betrieb flexibler Fertigungssysteme (FFS) sind Werkzeugversorgung und Werkzeugeinsatz informationsfluAtechnisch als automatisierter, integrierter Bestandteil des Steuerungssytems anzustreben. Damit kAnnen bei hoher Dispositionsfreiheit Voraussetzungen fA1/4r einen hohen Nutzungsgrad geschaffen, organisatorische MAngel reduziert und die AoeberwachungsmAglichkeiten ausgeweitet werden. Bei der Analyse der Anforderungen wurde deutlich, daA die Problemstellungen im Hinblick auf den aufgaben- und zeitgerechten Einsatz von Werkzeugen nicht isoliert fA1/4r den Bereich der flexiblen Fertigungssysteme und -zellen, sondern eingebunden in ein gesamtbetriebliches Werkzeugwesen untersucht werden sollten. Im Rahmen dieser Publikation werden Bausteine zur Steuerung und Aoeberwachung des Werkzeugflusses in flexiblen Fertigungseinrichtungen entwickelt und die Einbindung in ein Steuerungssystem dargelegt, wobei die Werkzeugdaten weitgehend automatisiert gewonnen werden.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steue- rungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr gilt mein besonderer Dank fur das Interesse an meiner Arbeit und die wohlwollende Unterstutzung bei ihrer Entstehung. Seine intensive Durch- sicht sowie die wertvollen Hinweise haben in hohem Masse zu ihrem Gelingen beigetragen. Ebenso danke ich Herrn Profes- sor Dr. -Ing. G. Pritschow fur weitere hilfreiche Anregungen. Mein Dank gilt auch Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Daruber hinaus moechte ich allen Mitarbeiterinnen und Mitar- beiter des Instituts danken, die durch Diskussion und anre- gende Kritik meiner Arbeit zusatzliche Impulse verliehen haben. Insbesondere gilt dieser Dank den Herren Dr. -Ing. P. Kohlerund Dipl. -Ing. G. Krattenmacher. Dieter Pfeiffer - 7 - Seite Inhaltsverzeichnis 10 Abkurzungen und Begriffe 11 Formelzeichen und Einheiten Einleitung und Aufgabenstellung 1 3 2 Maschinengestutzte Temperaturkompensation und 1" prozessnahe Qualitatssicherung 2. 1 Begriffsdefinitionen 1 7 2. 2 Problemstellung 19 2. 3 2? Stand der Technik 2. 3. 1 Ausgleich thermischer Stoereinflusse 22 2. 3. 2 Qualitatsregelkreise 25 2. 3. 3 Prufsysteme fur prozessnahe Qualitatsregelkreise 31 2. 4 33 Bewertung und Zielsetzung der Arbeit 3 Analyse der Aufgaben und Anforderungen an die 36 Komponenten prozessnaher Qualitatsregelkreise zur Kompensation thermisch bedingter Bearbeitungs- fehler 3. 1 Abgrenzung der betrachteten Bearbeitungsfehler 36 3. 2 Anforderungen an Systeme zur montagegerechten 37 Fertigung grosser Werkstucke 3. 2.

Untersuchungen des Marktforschungs-Instituts "Burke International" zufolge ist im Be- reich der kurzlebigen Konsumguter der Gewinnanteil neuer Produkte am Gesamtgewinn der Unternehmen weltweit von 16 Prozent in der Periode 1976- 1981 auf 24 Prozent in 1 der Periode 1981 - 1986 angewachsen. Aus diesem Anstieg wird ersichtlich, welch ex- trem wichtige Rolle die Entwicklung von Neuprodukten mittlerweile bei der langfristi- gen Wachstumssicherung von Unternehmen spielt. Jede Neueinfuhrung birgt gleichzeitig aber das Risiko hoher Fehlinvestitionen, da die Chancen neuer Produkte, sich auf Dauer im Markt durchzusetzen, angesichts verscharfter Wettbewerbsbedingungen auf Herstel- ler-und Handelsseite nach wie vor relativ gering sind. Als weiteres Problemfeld erweist sich in vielen Unternehmen die Hoehe der Budgets fur kommunikationspolitische Aktivitaten. So gaben etwa im Jahre 1987 die zehn groessten Werbungstreibenden in der Bundesrepublik Deutschland alleine 550 Millionen DM nur 2 fur Fernsehwerbung aus. Die haufig zitierte AEusserung, dass" ... die Halfte dieser Gelder zum Fenster hinausgeworfen sei, man wisse nur nicht, welche Halfte ... ", stimmt insbe- sondere dann nachdenklich, wenn man sich die immer noch bestehende Diskrepanz zwi- schen den Kommmunikationsetats und den fur Werbeforschung bereitgestellten Mitteln 3 vor Augen fuhrt. Besondere Bedeutung kommt in diesem Zusammenhang den Verfahren der Testmarkt- forschung (regionaler Markttest, Minimarkttest und Testmarktsimulation) zu. Einerseits lassen sich diese Verfahren namlich quasi als "Generalprobe" vor einer geplanten natio- nalen Produkteinfuhrung heranziehen, andererseits bieten sie aber auch die Moeglichkeit, das letztendlich entscheidende Ziel der Werbung, die Steigerung des Abverkaufs der beworbenen Produkte, mit Hilfe experimenteller Versuchsanordnungen zu uberprufen.

Der Autor stellt sich die Aufgabe, den Programmieraufwand bei bahngesteuerten Industrierobotern zu reduzieren. Sein Ziel ist es, durch den Einsatz von Sensoren weitgehend automatische Programmiervorgange zu erreichen. Dabei legt er auf eine moeglichst breite Anwendbarkeit der Verfahren fur unterschiedlichste Bearbeitungsroboter wert. Folgende Themenbereiche sind Schwerpunkte der Arbeit: - UEbersicht uber Industrieroboter-Programmierverfahren; - Anforderungsanalyse bei sensorgefuhrter Programmierung; - Geometriesensoren und Sensorregelkreise fur das nachfuhrende Abtasten von Werkstuckgeometrien (bis zu 6 Koordinaten); - Erzeugung der Bewegungsvorgabe fur automatische Programmiervorgange; - automatische Generierung von Bewegungsprogrammen durch Bahnspeicherung und Datenreduktion; - handgefuhrte, servogesteuerte Roboterprogrammierung. Anhand mehrerer Anwendungsbeispiele wird nachgewiesen, dass mit Hilfe der entwickelten und in eine Robotersteuerung integrierten Algorithmen Industrieroboter automatisch programmiert werden koennen und somit eine wesentliche Erhoehung der Wirtschaftlichkeit erreichbar ist.

"Lernende Roboter" behandelt Methoden und Lernstrategien der KA1/4nstlichen Intelligenz (KI) im Hinblick auf deren Anwendungen in der Robotik. Mehrere Lernschemata werden beschrieben. Lernen wird als das HinzufA1/4gen neuen Wissens zu bestehendem Grundwissen und deren Wechselwirkung verstanden. Verschiedene Formen der Wissensaneignung werden besprochen. Die Lernziele entsprechen dem breiten Spektrum der Anforderungen; der behandelte Stoff reicht vom direkt implementierten Wissen bis hin zur Deutung von WirkzusammenhAngen zwischen durchgefA1/4hrten Aktionen und sensorisch erfaAten Merkmalen. Ziel des Buches ist eine Diskussion des Einsatzes von Lernstrategien fA1/4r zukA1/4nftige, intelligente und autonome Robotersysteme. Es bietet in konzentrierter Form einen Aoeberblick A1/4ber das Gebiet, aufbereitet fA1/4r den Einsatz in der Robotik.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Dem Institutsleiter, Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow danke ich fur die wohlwollende Unterstutzung und die Anregungen wah- rend des Entstehens der Arbeit. Mein herzlicher Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Storr fur die stetige Forderung und die eingehende Durchsicht dieser Arbeit. Herrn Prof. DTech. h;c, Dipl. -Ing. K. Tuffentsammer danke ich fur die Erstellung des Mitberichtes. Ferner gilt mein Dank allen Mitarbeitern und Studenten des Institutes, die durch kritische Hinweise und durch Diskussionen zum Gelingen meiner Arbeit beigetragen haben. Insbesondere bedanke ich mich hierfur bei den Herren Dipl. -Ing. B. Walker, Dipl. -Ing. R. Viefhaus, Dipl. -Ing. H. Edenhofer und Dipl. -Ing. Lei Wei TaL Eberhard Wagner - 7 - Seite Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkurzungen 10 14 Einleitung 2 Aufbau einer KoordinatenmeBanlage 16 2. 1 Komponenten einer KoordinatenmeBanlage 16 2. 2 Verarbeitung der Steuerdaten in einer Koordinat- meBanlage 18 2. 2. 1 Betriebsarten einer KoordinatenmeBanlage 18 2. 2. 2 Steuerdaten fur ein KoordinatenmeBgerat 19 2. 2. 3 Struktur der Steuerdatenverarbeitung 21 2. 2. 3. 1 Prinzip der Steuerdatenverarbeitung 21 2. 2. 3. 2 Funktionsblocke der Steuerdatenverarbeitung 22 3 Zielsetzung und Vorgehen 24 4 Verfahren zur FuhrungsgroBenerzeugung und Lage- regelung 25 4. 1 Verfahren zur Bahnerzeugung bei Werkzeugmaschinen 26 4. 1. 1 Konventionelle Verfahren 26 4. 1. 2 Bahnregelung 27 4.