Rechnerunterstützung für die Suche nach verarbeitungstechnischen Prinziplösungen

Die hier zur Verfügung gestellte Datei ist leider nicht vollständig, aus technischen Gründen sind die folgenden Anhänge leider nicht enthalten: Anhang 3: Begriffshierarchie "verarbeitungstechnische Funktion" S. 141 Anhang 4: Begriffshierarchie "Eigenschaftsänderung" S. 144 Anhang 5: Begriffshierarchie "Verarbeitungsgut" S. 149 Anhang 6: Begriffshierarchie "Verarbeitungstechnisches Prinzip" S. 151 Konsultieren Sie die Druckausgabe, die Sie im Bestand der SLUB Dresden finden: http://slubdd.de/katalog?TN_libero_mab21079933:ABKÜRZUNGEN UND FORMELZEICHEN S. 5 1. EINLEITUNG S. 7 2. UNTERSTÜTZUNGSMITTEL FÜR DIE KONZEPTPHASE IN DER VERARBEITUNGSMASCHINEN-KONSTRUKTION - ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN, ENTWICKLUNGSSTAND 9 2.1. DIE BEDEUTUNG DER KONZEPTPHASE IN DER VERARBEITUNGSMASCHINENKONSTRUKTION S. 9 2.2. ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN UNTERSTÜTZUNGSMITTEL FÜR DEN KONSTRUKTEUR ALS PROBLEMLÖSER S. 13 2.3. SPEZIFIK VERARBEITUNGSTECHNISCHER PROBLEMSTELLUNGEN S. 17 2.3.1. Verarbeitungstechnische Informationen im Konstruktionsprozeß von Verarbeitungsmaschinen S. 17 2.3.2. Komplexität verarbeitungstechnischer Probleme S. 19 2.3.3. Unbestimmtheit verarbeitungstechnischer Probleme S. 21 2.3.4. Beschreibungsspezifik verarbeitungstechnischer Problemstellungen S. 22 2.4. UNTERSTÜTZUNGSMITTEL FÜR DIE KONZEPTPHASE UND IHRE EIGNUNG FÜR DIE VERARBEITUNGSMASCHINENKONSTRUKTION S. 24 2.4.1. Traditionelle Unterstützungsmittel für die Lösungssuche S. 24 2.4.1.1. Lösungskataloge S. 24 2.4.1.2. Konstruktionsmethodik in der Prinzipphase S. 25 2.4.2. Rechnerunterstützung für die Konstruktion mit Relevanz für die Konzeptphase S. 28 2.4.2.1. Kurzüberblick über Konstruktionsunterstützungssysteme und ihre Einbindung in übergeordnete Systeme S. 28 2.4.2.2. Rechnerunterstützung zum Analysieren S. 31 2.4.2.3. Rechnerunterstützung zum Informieren S. 32 2.4.2.4. Rechnerunterstützung zum Synthetisieren S. 34 2.4.2.5. Rechnerunterstützung zum Bewerten und Auswählen S. 39 2.4.2.6. Integrierende Systeme mit Unterstützung für die Konzeptphase S. 41 2.4.3. Der Wissensspeicher Verarbeitungstechnik S. 43 2.5. SCHLUßFOLGERUNGEN AUS DER ANALYSE DES IST-STANDES S. 46 3. ANFORDERUNGEN AN EINE RECHNERUNTERSTÜTZUNG DER PRINZIPPHASE DER VERARBEITUNGSMASCHINENKONSTRUKTION 47 3.1. FUNKTIONSBESTIMMUNG S. 47 3.1.1. Typisierung der mit dem System zu lösenden Fragestellungen S. 47 3.1.2. Anforderungen an Funktionalität und Dialoggestaltung S. 50 3.2. INHALTLICHE ABGRENZUNG S. 54 3.3. ANFORDERUNGEN AN DIE WISSENSREPRÄSENTATION S. 57 4. INFORMATIONSMODELL DES VERARBEITUNGSTECHNISCHEN PROBLEMRAUMES S. 61 4.1. ÜBERBLICK ÜBER MÖGLICHE DARSTELLUNGSARTEN S. 61 4.1.1. Allgemeiner Überblick S. 61 4.1.1.1. Unterschiede zwischen wissensbasierten Systemen und anderen Wissensrepräsentationsformen S. 61 4.1.1.2. Algorithmische Modellierung S. 62 4.1.1.3. Relationale Modellierung S. 63 4.1.1.4. Darstellungsformen in wissensbasierten Systemen S. 64 4.1.2. Die verwendete Software und ihre Möglichkeiten S. 71 4.2. ÜBERBLICK ÜBER DEN SYSTEMAUFBAU S. 74 4.2.1. Gesamtüberblick S. 74 4.2.2. Sichtenmodell S. 78 4.2.3. Relationale Darstellung von Prinzipinformationen, Kennwerten und Kenngrößen S. 83 4.2.4. Bildinformationen S. 85 4.2.5. Ergänzende Informationen in der Benutzeroberfläche S. 86 4.3. MODELLIERUNG VON WISSENSKOMPONENTEN DER DOMÄNE VERARBEITUNGSTECHNIK S. 87 4.3.1. Abbildung verarbeitungstechnischer Funktionen S. 87 4.3.1.1. Darstellungsarten für verarbeitungstechnische Funktionen - Bedeutung, Verwendung, Probleme S. 87 4.3.1.2. Die Sicht "Verarbeitungstechnische Funktion" S. 89 4.3.1.3. Die Sicht "Eigenschaftsänderung" S. 90 4.3.2. Abbildung von Informationen über Verarbeitungsgüter S. 93 4.3.2.1. Beschreibungskomponenten und ihre Verwendung bei der Lösungssuche S. 93 4.3.2.2. Die Sicht "Verarbeitungsgut" S. 94 4.3.2.3. Abbildung von Verarbeitungsguteigenschaften S. 94 4.3.3. Abbildung verarbeitungstechnischer Prinzipe S. 96 4.3.3.1. Die Sicht "Verarbeitungstechnisches Prinzip" S. 96 4.3.3.2. Die Detailbeschreibung verarbeitungstechnischer Prinzipe S. 97 4.3.4. Verarbeitungstechnische Kenngrößen S. 99 4.3.5. Darstellung von Zusammenhängen mittels Regeln S. 100 4.3.6. Unterstützung der Feinauswahl S. 102 5. PROBLEMLÖSEN MIT DEM BERATUNGSSYSTEM VERARBEITUNGSTECHNIK S. 104 5.1. INTERAKTIVE PROBLEMAUFBEREITUNG S. 104 5.2. BESTIMMUNG DER LÖSUNGSMENGE - GROBAUSWAHL S. 109 5.3. FEINAUSWAHL S. 110 5.4. VERARBEITUNG DER ERGEBNISSE S. 112 6. WISSENSAKQUISITION S. 113 6.1. PROBLEME BEI DER WISSENSAKQUISITION S. 113 6.2. VORSCHLÄGE ZUR UNTERSTÜTZUNG UND ORGANISATION DER AKQUISITION FÜR DAS BERATUNGSSYSTEM VERARBEITUNGSTECHNIK S. 115 7. GEDANKEN ZUR WEITERENTWICKLUNG S. 116 7.1. INHALTLICHER UND FUNKTIONALER AUSBAU DES BERATUNGSSYSTEMS VERARBEITUNGSTECHNIK S. 116 7.1.1. Ergänzung der Sichtenbeschreibung durch weitere Sichten S. 116 7.1.2. Andere Erweiterungsmöglichkeiten S. 117 7.2. EINBINDUNGSMÖGLICHKEITEN FÜR DAS BERATUNGSSYSTEMS VERARBEITUNGSTECHNIK S. 118 8. ZUSAMMENFASSUNG S. 120 LITERATURVERZEICHNIS S. 123 Anhang 1: Beispiele für phasenübergreifende Rechnerunterstützung der Konstruktion 134 Anhang 2: Inhalt der Kerntabelle "Prinzip" S. 138 Anhang 3: Begriffshierarchie "verarbeitungstechnische Funktion" S. 141 Anhang 4: Begriffshierarchie "Eigenschaftsänderung" S. 144 Anhang 5: Begriffshierarchie "Verarbeitungsgut" S. 149 Anhang 6: Begriffshierarchie "Verarbeitungstechnisches Prinzip" S. 151 Anhang 7: Implementierung einer umstellbaren Formel am Beispiel Dichteberechnung S. 15

Diskussionsbeitrag zu einem methodischen Ansatz für Entscheidungen in Zielkonflikten während der Konzeptphase der Entwicklung automatisierter Produktionsanlagen

Die wesentlichen Eigenschaften eines technischen Systems werden bereits in der Konzeptphase durch die Auswahl von Lösungsprinzipien vorbestimmt. Bei der Entwicklung automatisierter Produktionsanlagen stehen dabei die vier Zielgrößen Qualität, Zeit, Kosten und Flexibilität im Fokus. In der Literatur wird angenommen, dass zwischen diesen Anforderungen ein Zielkonflikt besteht, der von den Eigenschaften eines technischen Systems herrührt und die gleichzeitige Optimierung einer Anlage bzgl. aller vier Zielgrößen unmöglich macht. In diesem Beitrag wird deshalb ein methodischer Ansatz zu Diskussion gestellt, der die Untersuchung des Zielkonfliktes im konkreten Anwendungsfall ermöglicht und eine Entscheidungshilfe bei der Auswahl von Lösungskonzepten bieten kann. Ausgangspunkt ist ein dynamisches Systemmodell der Wechselwirkung zwischen Produkt und Produktionsanlage, sowie ein Ansatz zur Konzeptauswahl auf Grundlage der Polyoptimierung. Mit Hilfe parametrischer Modellbildung und Simulation kann die Entwicklungsaufgabe als mehrkriterielles Optimierungsproblem formuliert werden

Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen - Teil 1

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen

Berechnung von Bewegungsvorgaben unter Beachtung der Prozessdynamik am Beispiel des schnelllaufenden Transports von kleinformatigen Stückgütern

Dieser Beitrag widmet sich dem Problem der Berechnung optimierter Bewegungen unter Beachtung der Prozessdynamik. Es wird auf den Transport von kleinformatigen Stückgütern eingegangen und eine ergänzende Lösungsmöglichkeit vorgestellt, die sich im Zusammenhang mit diesem Berechnungsansatz ergibt. Um die Anwendung von Optimierungsverfahren unter Einbeziehung eines sensiblen Prozessmodelles zu ermöglichen, sind geeignete Startlösungen erforderlich. Hierzu wird das interaktive Bewegungsdesign vorgeschlagen, welches im Transportbereich durch eine auf der „Graphenmethode“ basierende Vorgehensweise unterstützt wird. Im Rahmen eines Vergleichs wird auf die Umsetzbarkeit der gewonnen Startlösungen eingegangen.This paper addresses the problem of calculating optimized motions with respect to process dynamics. For the transport of small-sized cargo a complementary solution is presented. In order to enable the application of optimization techniques involving a sensitive process model, suitable start solutions are required. For this purpose, the interactive motion design is proposed, which is supported in the transport section by a minimum-time approach. Experiments show the feasibility of the obtained solution

Thermomechanical characterization and modeling of cold-drawing of poly(ethylene Terephthalate)

The tensile testing of amorphous polyethylene terephthalate is observed until failure by IR thermography and optical strain measurement. The deformation can be subdivided in six deformation phases: elastic deformation, neck formation with a localized sharp temperature rise, neck propagation, which is also known as cold-drawing, with heat generation in a transition zone, crack initialization with local heating, crack growth, and rupture. These deformation phases are showing different mechanical and thermal reactions to the deformation. The initial and drawn samples are studied with differential scanning calorimetry. Alongside heating due to the dissipation of mechanical energy, latent heat due to strain-induced crystallization was detected. While the material is cold-drawn, a high dependence on the crosshead speed is found for the heat generation as well as the draw ratio, mechanical response, and morphological changes due to orientation and crystallization. For cold-drawing, a thermomechanical model is introduced, which is based on the first law of thermodynamics and reproduces the temperature distribution along the sample

Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen - Teil 1 -

In der Lehrveranstaltung Bewegungstechnik & Bewegungsdesign für Verarbeitungsmaschinen werden die Studenten in die Lage versetzt, Systeme zur Bewegung von Arbeitsorganen in Verarbeitungs- und Textilmaschinen konstruktiv zu entwerfen und zu dimensionieren. Im Blickpunkt stehen zyklische Bewegungen, zu deren Realisierung auch der Einsatz von Mechanismen sinnvoll ist. Die interdisziplinäre Betrachtung der Bewegungstechnik dient als Einführung in die Problematik und als Grundlage für nachfolgende Optimierungen. Diese sind Gegenstand des Teils 2.:1 Bewegungsaufgaben in Verarbeitungsmaschinen 2 Struktur des Antriebssystems 3 Bewegungsdesign Basics 4 Vorgaben für schnelle Bewegungen linearer Systeme 5 Motor-G-Getriebe-Konfiguration 6 Motor-U-Getriebe-Konfiguratio

New Method to Evaluate the Frictional Behavior within the Forming Gap during the Deep Drawing Process of Paperboard

To evaluate the influence of different normal forces and contact temperatures on the frictional behavior of paperboard during the deep drawing process, a new measurement punch was developed to measure the normal force, which induced the friction within the gap between the forming cavity and punch. The resulting dynamic coefficient of friction was calculated and reproduced via a new developed substitute test for the friction measurement device, which was first introduced in Lenske et al. (2017). The normal force within the forming gap during the deep drawing process was influenced by the blankholder force profile, the contact temperature, and the fiber direction. The friction measurements with the substitute test showed a strong dependency between the applied normal force and the dynamic coefficient of friction. Furthermore the frictional behavior was influenced by the contact temperature and the wrinkle formation

Prozessorientierte Entwicklung schnelllaufender Mechanismen zur Handhabung sensibler Packgüter

In diesem Beitrag wird am Beispiel einer Verpackungsmaschine für Schokoladenprodukte eine Mechanismensynthese unter Verwendung eines computergestützten Prozessmodells dargestellt. Ausgehend von Prozessanalysen mit Hilfe eines Messproduktes werden die Beschränkungen der bisherigen mechanischen Umsetzung identifiziert und entsprechende Verbesserungsvorschläge diskutiert. Die dabei gewonnenen Messdaten dienen zur Validierung des Prozessmodells, das in Form eines MKS-Modells umgesetzt wird. Damit können auf effiziente Art und Weise die Vor- und Nachteile verschiedener synthetisierter Mechanismenvarianten untersucht werden. Hieraus wird eine Vorzugsvariante abgeleitet, die unter Berücksichtigung der mechanischen Umsetzbarkeit, Schwingungsanregung sowie Nachrüstbarkeit konstruktiv realisiert wird. Den Abschluss bilden experimentelle Untersuchungen zum Nachweis des Erfolges des hier verfolgten Ansatzes.This paper illustrates the synthesis of mechanisms using computer-aided process models at the example of a packaging machine for chocolate products. Starting with a process analysis by applying a measuring product, limitations of the previous mechanical implementation are identified and corresponding suggestions for improvements are discussed. Furthermore the measured process data is used for the validation of a process model implemented with a multi-body-system. By analysing the model, advantages and disadvantages of the different variants of synthesized mechanims can be examined in a very efficient way. This leads to a preferred variant which is realised taking into consideration the mechanical feasibilty, the vibration excitation as well as the machine upgradeability. Eventually the success of the here presented approach is experimentally proved

Study on the application of cleaning models with high speed water jets to CIP-processes

Zbog sigurnosti potrošača i osiguranja visoke kvalitete proizvoda nužno je provesti pouzdane postupke čišćenja u prehrambenoj industriji. Za održavanje konkurentnog položaja potrebno je kontrolirati troškove tih cleaning in place (CIP) postupaka, na primjer troškove za slatku i otpadnu vodu, deterđente, i svesti na minimum vrijeme prekida rada proizvodnih pogona. Čišćenje mrlja od hrane raspršivanjem vode veoma je slabo istraženo, naročito matematički prikaz postupka. U ovom radu pokazujemo da se model visokog tlaka autora Leu et al. može, uz neznatne adaptacije, primijeniti na čišćenje mrlja raspršivanjem vode niskog tlaka. Primijenili smo postojeći analitički model za relaciju čišćene širine kao funkcije standoff udaljenosti i razmotrili različitu strukturu raspršene vode kao i specifično ponašanje mrlje pri čišćenju. Potvrdili smo analitički model eksperimentalnim rezultatima mijenjanjem promjera mlaznice.To meet consumer safety and high product quality there is a need of reliable cleaning processes in the food industry. To keep competitive position it is necessary to control costs of those cleaning in place (CIP) processes e.g. expenses for fresh and waste water, detergents and to minimize downtime of the production facilities. The removal of food soils with water droplet sprays are very little researched, especially the mathematical modelling. In this paper we show that the high pressure model of Leu et al. can be applied to low pressure spray cleaning of a food soil with marginal adaptations. We used an existing analytical model for the relation of cleaned width as a function of the standoff distance and considered the different structure of the water spray as well as a food specific cleaning behaviour. We validated the analytical model with experimental results by varying the equivalent nozzle diameter

Anwendung prozessorientierter und taktratenabhängiger Bewegungen in Verarbeitungsmaschinen

Dieser Beitrag stellt einen Ansatz zur Steigerung der Ausbringung von Verarbeitungsmaschinen vor, der besonders bei der Umsetzung von Handhabungsaufgaben mittels dezentraler Antriebe wirkungsvoll angewandt werden kann. Ausgehend von einer Analyse bisheriger Ausbringungsbegrenzungen wird ein Konzept vorgestellt, welches Prozessmodelle, deren Nutzung in Bewegungsoptimierungen und die Abarbeitung mit Motion-Control-Systemen beinhaltet. Experimentelle Nachweise an Beispielprozessen, die den Erfolg des beschriebenen Ansatzes zeigen sowie weiterführende Gedanken bilden den Abschluss des Beitrages