In dieser Arbeit wurde eine neue theoretische Zustandsgleichung, die als HS-Lattice-EOS bezeichnet wurde, über die Integration von zwei Ansätzen aus der statistischen Thermodynamik hergeleitet: aus dem Gitterbild von Flüssigkeiten und dem Hartkugelmodell nach Carnahan und Starling (1969). Dieses Hartkugmodell wurde bei der Herleitung der HS-Lattice-EOS in die Zustandssumme von Gitterzustandsgleichungen eingebunden, woraus sich ein in sich sehr konsistentes Gesamtmodell ergibt, welches im Vergleich zu Gitterzustandsgleichungen eine genauere Beschreibung der Dichteabhängigkeit zulässt.

In zahlreichen Branchen ist in den letzten Jahren eine starke Zunahme der Variantenvielfalt zu verzeichnen. Zur Differenzierung gegenüber Wettbewerbern sowie zur Erschließung lukrativer Nischen werden Produktvarianten möglichst exakt auf die dedizierten Kundenanforderungen hin konzipiert. Als Folge der Zunahme der Komplexität wird das Potenzial zur Erschließung von Skaleneffekten in den direkten und indirekten Bereichen jedoch in vielen Fällen erheblich gesenkt. Aufgrund der beschriebenen Herausforderungen strukturieren immer mehr Unternehmen ihre Produktprogramme in Form von Baukastensystemen. Diese Form der Produktarchitekturgestaltung ermöglicht es, variantenreiche Produktprogramme profitabel anbieten zu können, indem Standards definiert und Kostenvorteile durch den Einsatz von Gleichteilen erzielt werden. Auch wenn der Strukturierungsansatz der Baukastengestaltung an Verbreitung gewinnt, zeigen Studien dennoch, dass Baukastensysteme in der Regel eher intuitiv als systematisch gestaltet werden. In Konsequenz werden zentrale Standards für den Baukasten, sogenannte konstituierende Merkmale, nicht strukturiert erarbeitet und definiert. Hinzu kommt, dass Wechselwirkungen zur Produktion in der Regel nicht ausreichend berücksichtigt und Baukastensysteme demzufolge in der heutigen Praxis nicht produktionsgerecht gestaltet werden.

Die Komplexität eines Produktes wächst mit der Anzahl seiner Komponenten abhängig von der Disziplin, dem Umfang und der Vernetzung. Damit einhergehend stehen Unternehmen vor der Herausforderung – komplexe Entwicklungen in marktfähige Produkte umzusetzen. Beschreibungsmodelle, Produktentwicklungsrichtlinien und Methoden bieten heute eine hervorragende Grundlage zur Beschreibung, Entwicklung und Absicherung von komplexen Systemen. Die Herausforderung ist es, den Produktentwicklungsprozess flexibel zu gestalten. Das bedeutet, Interaktionen autonom und selbständig durchzuführen und zu erwarten. Dazu wird der Ansatz der Agentenorientierung aus dem Bereich der Softwareentwicklung genutzt. Der Ansatz wird in ein Beschreibungsmodell für agentenorientierte Prozessmodellierung umgesetzt. Produktentwicklungsprozesse werden danach unter den Gesichtspunkten Autonomie, Interaktion, Zielorientierung, Reaktivität und Proaktivität abstrahiert, um verteilte Aktivitäten, Interaktionen und Entscheidungsprozesse zu beschreiben. Eine Aufgabe dabei ist es die Agentenartigkeit von Prozessen herauszustellen und für die Umsetzung der Prozesse zu nutzen. Die Agenten im Produktentwicklungsprozess sind die Prozesseigner – Mitarbeiter oder Abteilung. Die Prozesseigner werden dabei in die Lage versetzt ihre Prozessschritte autonom und zielorientiert umzusetzen. Um nun einen Produktentwicklungsprozess mittels des Beschreibungsmodells darzustellen sind zuerst alle notwendigen Prozesse zu definieren. Anschließend werden dazugehörige Rollen und Interaktionen bestimmt. Diese werden dazu genutzt die Agenten, Dienste und Beziehungen zu bestimmen. Eingebettet wird das Beschreibungsmodell in ein Vorgehen zur Implementierung eines qualitätsorientierten Produktentwicklungsprozesses für komplexe Systeme. Das Vorgehen adressiert im Unternehmen den Aufbau und die Integration der Prozesse sowie deren Aufgaben und Interaktionen. Weiter wird die Nachhaltigkeit durch die Umsetzung eines systematischen und methodischen Entwicklungsprozesses sowie die kontinuierliche Verbesserung sichergestellt. Abschließend werden in den Fallbeispielen die Vorgehensweise und das Beschreibungsmodell angewendet. Zielsetzung der Anwendungen war die präventive Absicherung des Produktentwicklungsprozesses.

Heute ist das Potential von parametrischen Funktionen für die Produktentwicklung weitgehend bekannt, jedoch stellt die Komplexität bei der Handhabung parametrierter 3D-CAD-Modelle noch ein großes Hemmnis für den praktischen Einsatz dar. In dieser Arbeit wurden Methoden zur Beherrschung der Komplexität der parametrischen 3D-Produktmodellierung konzipiert. Eine gezielte, methodische Nutzung von Konstruktionswissen verbessert die Leistungsfähigkeit parametrischer 3D-Produktmodelle. Die entwickelten Methoden wurden in Form eines Softwareprototyps realisiert. In der vorgeschlagenen Methode werden besonders die Strukturierung der parametrischen Informationen und die Visualisierung der Parameterabhängigkeiten betrachtet. Bei der Strukturierung von parametrischen Informationen wurden zuerst Eigenschaften von Parametern sowie Parameterabhängigkeiten analysiert und klassifiziert, um das Nutzungspotential von parametrischen Funktionen zur Repräsentation von „Design-Intent“ in der Produktentwicklung zu erhöhen. Bei der Festlegung von Parameter¬abhängigkeiten werden die explizit zu definierenden Abhängigkeiten und die implizit im CAD-Modell bestehenden Abhängigkeiten berücksichtigt. Implizite Abhängigkeiten entstehen aus geometrischen Zwangsbedingungen, die bei Modelländerungen zu topologischen Fehlern führen können. Daneben wurde die Definition sogenannter komplexer Abhängigkeiten mittels der FE-Analyse unterstützt. Dies ermöglicht bei der Änderung von Produktgeometrien oder Produktanforderungen die automatische Prüfung, ob die Produktanforderungen hinsichtlich der strukturmechanischen Produkteigenschaften erfüllt werden. Für die Visualisierung von Parameterabhängigkeiten wurden Methoden zur grafischen Darstellung des komplexen Abhängigkeitsgeflechts, zum verbesserten Verständnis des verwendeten Konstruktionswissens in Parameterabhängigkeiten und zur grafischen Änderungsanalyse eines Parametersatzes vor tatsächlichen Modelländerungen im CAx-System dargestellt.Hierbei ist die Visualisierung der Änderungseinflüsse nicht nur in einem 3D-Produktmodell bzw. CAx-System, sondern über mehrere CAx-Systeme, die in der heutigen globalen Produktentwicklung an unterschiedlichen Arbeitsplätzen eingesetzt werden, möglich geworden.

Die Beschaffung und Bereitstellung von Fremdmaterial erfüllen eine bislang wenig beachtete Dienstleistungsaufgabe für die innerbetriebliche Wertschöpfung im Maschinen- und Anlagenbau. Die Ausweitung der Unternehmenstätigkeiten auf die zunehmend komplexer werdenden globalen Kunden- und Lieferantenmärkte hat aber die Anforderungen an die Beschaffungslogistik in den vergangenen Jahren stark erhöht. Eine Neuausrichtung wurde in der letzten Boomphase wegen personeller Überbeanspruchung in Einkauf und Materialwirtschaft nicht in die Wege geleitet. In der vorliegenden Studie bemängelten die rund 110 Teilnehmer Lieferverspätungen bei durchschnittlich ein Sechstel des Beschaffungsvolumens im vergangenen Jahr. Neben dem aktuellen Stand und den zukünftigen Trends der Beschaffungslogistik stellt die Untersuchung die wichtigsten Strategien von Best Practice-Unternehmen vor. Darunter zu finden sind das Warengruppenmanagement, Dispositionsstrategien, Anreizsysteme für Lieferanten und die Etablierung von EDI. Diese Themen werden anhand von 4 kurzen Fallbeispielen führender Unternehmen (Gildemeister AG, Burkhardt GmbH, Index Werke GmbH, Mägerle AG Maschinenfabrik) detailliert. Datenblätter im Anhang unterlegen die Ergebnisse pro Unternehmenskategorie (Serienfertiger, Einzel- und Kleinserienfertiger, Anlagen- und Sondermaschinenbauer).

Im Rahmen dieser Dissertation wird ein neuartiges Mikropullwindingverfahren grundlegend untersucht und eine Anlagentechnologie entwickelt. Es konnte nachgewiesen werden, dass mit Hilfe des Mikropullwindingverfahrens Mikroprofile hergestellt werden können, bei denen während des kontinuierlichen Prozesses die Biege- und Torsionseigenschaften signifikant beeinflusst werden können. Die Erkenntnisse wurden für die Herstellung von medizinischen Führungsdrähten genutzt.

Cluster bestimmen seit Mitte der 1990er Jahre das förderpolitische Bild in Deutschland. Ziel der zahlreichen Clusterinitiativen ist die Intensivierung von Kooperationen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft, um neues Wissen zu schaffen und zu verbreiten. In Deutschland ist jüngst die Tendenz zu beobachten, dass Wissen vor allem dort gebündelt wird, wo bereits eine kritische Masse an Experten vorhanden ist. Cluster und clusterähnliche Netzwerke werden verstärkt in der Nähe von Universitäten und Forschungsinstitutionen geschaffen. Dass insbesondere Hochschulen als Nukleus der Wissensentstehung betrachtet werden, wird anhand vielfältiger Initiativen der Industrieansiedlung in direkter Nähe von Hochschulen deutlich.

In vielen Fällen wird die Leistungsfähigkeit von Werkzeugmaschinen durch das Auftreten selbsterregter Schwingungen begrenzt, die auf ein unzureichendes Dämpfungsvermögen der mechanischen Struktur zurückzuführen sind. Im Entwurfsstadium stehen heute vielfältige Möglichkeiten zur Berechnung und Optimierung des statischen Nachgiebigkeitsverhaltens einer Maschine zur Verfügung. Demgegenüber fehlt es meist an wirkungsvollen Maßnahmen zur gezielten Verbesserung des Dämpfungsverhaltens einer Maschine. In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, inwiefern das dynamische Maschinenverhalten durch den Einsatz eines aktiven Schwingungsdämpfers verbessert werden kann. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf einem elektrohydraulischen, absolut wirkenden Aktor auf der Basis einer Reaktionsmasse. Es wird gezeigt, dass sich das hydraulische Konzept im Vergleich zu anderen Aktortypen durch eine erheblich kompaktere Bauweise auszeichnet. Diese kompakte Bauweise ermöglicht in vielen Fällen erst die gezielte Integration in die Maschinenstruktur im Punkt der größten Schwingungsamplitude bzw. in unmittelbarer Nähe der Prozesskräfte. Im Rahmen der Arbeit wird ein Regelungskonzept für eine geschwindigkeitsproportionale Dämpfung vorgestellt, das auf einem lagegeregelten Hydraulikaktor basiert. Anhand verschiedener Simulationsrechnungen werden die Wirkung und die Stabilität des aktiven Systems im Zusammenwirken mit dem dynamischen Nachgiebigkeitsverhalten der mechanischen Struktur analysiert. Sowohl die Dämpfungswirkung als auch die Stabilität hängen maßgeblich von der Bandbreite des hydraulischen Lageregelkreises ab, die wiederum von der Stellgeschwindigkeit des Servoventils bestimmt wird. Beim Einsatz hochdynamischer Servoventile eignet sich das elektrohydraulische System sehr gut für die Bedämpfung von Eigenfrequenzen in relativ niedrigen Frequenzbereichen, die z.B. typisch für Großwerkzeugmaschinen sind. Die Funktion des aktiven Dämpfers wird durch experimentelle Untersuchungen in Form von Nachgiebigkeitsmessungen und Zerspanungsversuchen nachgewiesen.