Funktionale Produktabsicherung und -optimierung von bewegten technischen Systemen im produktlebenszyklusübergreifenden Toleranzmanagement
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde eine Methodik zur statistischen Toleranzanalyse und Toleranzsynthese abweichungsbehafteter bewegter Systeme (sogenannter Mechanismen) erarbeitet. Die Arbeiten widmeten sich hierbei der Fortführung der ersten Phase des vorliegenden Forschungsvorhabens. Hierbei wurde u. a. die Funktionalität und Anwendbarkeit der in der ersten Phase entwickelten „Integrierte Toleranzanalyse bewegter technischer Systeme“ erweitert. Anschließend wurden die Ergebnisse in eine Methodik zur statistischen Toleranzsynthese überführt. Wesentlichstes Ergebnis des Vorhabens stellt nach Sicht des Antragsstellers die entwickelte modifizierte Toleranzanalyse-Methode dar. Anhand dieser ist der Toleranzingenieur fortan in der Lage, die Auswirkungen von Abweichungen auf das Bewegungsverhalten von bewegten Systemen nicht nur für eine vergleichsweise kurze Betriebsdauer (bisher waren kaum mehr als wenige Sekunden möglich) sondern für die gesamte Betriebsdauer des Systems zu untersuchen – unabhängig davon ob die Betriebsdauer nur wenige Minuten oder viele Jahrzehnte beträgt. Die hieraus resultierenden Möglichkeiten zur Erweiterung und Verbesserung der statistischen Toleranzsimulation waren somit beträchtlich. So können nun auch systematische Abweichungen, die sich mitunter erst im Laufe des Betriebs auf das Bewegungsverhalten auswirken (z. B. Verschleiß) in die Toleranzbetrachtungen mit einbezogen werden. Demnach finden fortan auch weit mehr Wechselwirkungen zwischen Abweichungen Berücksichtigung als dies bisher in der Toleranzanalyse der Fall (bzw. zumeist eher die Ausnahme) war. Abschließend lässt sich somit festhalten, dass sich das angedachte Arbeitsprogramm als zielführend erwiesen hat. Die gesteckten Ziele des Forschungsvorhabens wurden erreicht. Zudem stoßen die im Rahmen des Forschungsvorhabens entstandenen Publikationen auf verstärktes Interesse in Forschung und Praxis (u. a. Auszeichnungen für zwei Publikationen). Die Weiterführung dieses Themenfelds in zukünftigen Forschungsarbeiten sowie ein fortschreitender Einzug der Forschungsergebnisse in die industrielle Praxis (z. B. in Form von Erweiterungen bestehender Softwarewerkzeuge zur statistischen Toleranzanalyse) hält der Antragssteller für sehr wichtig. Da das Themenfeld als vielversprechend erachtet wird, prüft der Antragsteller die Beantragung eines Folge- bzw. Transferprojekts.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Statistical Tolerance Analysis of Mechanisms with Interactions between Deviations - A Methodology with 10 easy Steps. In: Lindemann, U. et al. (Hrsg.): Proceedings of the 19th International Conference on Engineering Design (ICED13) Design For Harmonies, Vol. 5: Design for X, 19.-22. August 2013, Seoul, Korea, 2013, S. 191–200
Walter, M.; Wartzack, S.
- Statistical Tolerance-Cost-Optimization of Systems in Motion Taking into Account Different Kinds of Deviations. In: Stark, R.; Abramovici, M. (Hrsg.): Smart Product Engineering - Proceedings of the 23rd CIRP Design Conference, Bochum, Germany, March 11th - 13th, 2013, Springer, S. 705–714
Walter, M.; Wartzack, S.
- On uncertainties in simulations in engineering design: A statistical tolerance analysis application. Simulation Bd. 90 (2014) Nr. 5, S. 547– 559
Walter, M.; Storch, M.; Wartzack, S.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1177/0037549714529834) - Toleranz-Kosten-Optimierung abweichungsbehafteter Systeme. ZWF Bd. 109 (2014) Nr. 6, S. 391-392
Wartzack, S.; Walter, M.
- Toleranz-Kosten-Optimierung bewegter Systeme mittels Partikelschwarm-Optimierung. In: Krause, D.; Paetzold, K.; Wartzack, S. (Hrsg.): Design for X. Beiträge zum 25. DfX-Symposium. Bamberg: TuTech Verlag, 2014, S. 181–192. (“Best Paper Award”)
Walter, M.; Spruegel, T.; Weikert, T.; Mann, V.; Romeis, M.; Wartzack, S.
- Berücksichtigung von Wechselwirkungen zwischen Abweichungen in der statistischen Toleranzanalyse. Konstruktion Bd. 67 (2015), Nr. 10, S. 88–92
Walter, M. S. J.; Spruegel, T. C.; Ziegler, P.; Wartzack, S.
- Least Cost Tolerance Allocation for Systems with Time-variant Deviations. Procedia CIRP Bd. 27 (2015), S. 1–9
Walter, M. S. J.; Sprügel, T. C.; Wartzack, S.
- Result Visualization and Documentation of Tolerance Simulations of Mechanisms. In: Weber, C. et al. (Hrsg.): Proceedings of the 20th International Conference on Engineering Design (ICED15), 2015
Walter, M. S. J.; Pribek, M.; Spruegel, T. C.; Wartzack, S.
- Towards a more comprehensive Understanding of Tolerance Engineering Research Importance. Procedia CIRP Bd. 27 (2015), S.29–34. (“Best Presentation Award”)
Krogstie, L.; Walter, M. S. J.; Wartzack, S.; Martinsen, K.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.procir.2015.04.039) - Toleranzanalyse und Toleranzsynthese abweichungsbehafteter Mechanismen. Dissertation, Universität Erlangen-Nürnberg. VDI Verlag GmbH, 2016
Walter, M. S. J.
