Zahnräder unterliegen hinsichtlich ihrer Auslegung in Bezug auf Tragfähigkeit und Laufverhalten hohen Ansprüchen und stehen daher im besonderen Fokus des Konstruktionsprozesses von Antriebssträngen. Gültige Berechnungsverfahren des allgemeinen Maschinenbaus sind nur bedingt für die Anwendung in der Zahnradtechnik geeignet, weshalb sich für die Handhabung dieser Baugruppe eigenständige Berechnungsstandards etabliert haben. Zudem unterliegt die Herstellung eines Zahnrades aufgrund der spezifischen geometrischen Gestaltung einer vergleichsweise aufwendigen, gekoppelten Maschinenkinematik.

Die Dissertation „Implementierung selbstoptimierender Prozessmechanismen in Produkti-onssysteme“ ist im Rahmen des Exzellenzclusters „Integrative Produktionstechnik für Hoch-lohnländer“ entstanden. Innerhalb des Teilclusters „Selbstoptimierende Produktionssysteme“ wird nach Möglichkeiten der selbstoptimierenden, kognitiven Regelung von Prozessen ge-sucht. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Beantwortung der Fragestellung, wie sich selbstoptimierende, kognitive Prozessmechanismen in bestehende, komplexe Prozess-ketten integrieren lassen. Vor der Regelung der Prozesskette mit kognitiven Mechanismen ist die Identifizierung der signifikanten, zu regelnden Parameter einer Prozesskette erforderlich. Hierzu werden Me-thoden des Data Minings vorgestellt, die Analysen von umfassenden Datenmatrizen zulas-sen. Es wird gezeigt, wie sich komplexe Zusammenhänge innerhalb einer Prozesskette auf-decken lassen und die signifikanten Parameter für die Produktqualität identifiziert werden. Kognitive Technologien stellen umfassende Bedingungen an die Datenaufnahme und -verarbeitung innerhalb einer Prozesskette. Neben der Infrastruktur zu Datenakquise und -handling wird das erforderliche Know-how der Mitarbeiter beschrieben, das sich durch die neuen Anforderungen durch die intelligente Prozessregelung grundsätzlich ändert. Wie die Integration von kognitiven Regelkreisen in bestehende Produktionsprozesse erfolgt, wird im Anschluss in einem dreistufigen Vorgehen dargestellt. Es wird zudem auf die beson-deren Anforderungen an Produktionssteuerung, Anlagen und Mitarbeiter eingegangen. Die Validierung der Erkenntnisse erfolgt am Beispiel einer Pkw Achsgetriebeproduktion. Hier wird die Prozesskette hinsichtlich der Haupteinflussgrößen auf das akustische Verhalten der Getriebe untersucht. Nach der erfolgreichen Ermittlung der signifikanten Parameter wird eine prototypische Regelung mit kognitiven Elementen appliziert. Hierbei werden Verzahnungs-tragbilder bei der Einflankenwälzprüfung mit einer innerhalb dieser Arbeit entwickelten Me-thode optisch erfasst und mittels kognitiven Regelkreises das optimale Einbaumaß für den Radsatz in das Getriebegehäuse ermittelt. In der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, dass selbstoptimierende Prozessmechanismen in Produktionssystemen erfolgreich zur Auflösung des Polylemmas der Produktionstechnik zwi-schen „Scale“ und „Scope“ sowie „Planungs-“ und „Wertorientierung“ beitragen

An die Fertigungstechnik werden mittlerweile höchste Anforderungen in puncto effizienter Raumnutzung und Mobilität gestellt. Ziel ist es, Bauteile mit kleinsten Abmessungen, engsten Toleranzen und höchster Präzision zu produzieren. Die funkenerosive Bearbeitung, auch Electro Discharge Machining (EDM) genannt, stellt eine optimale Fertigungstechnologie zur Herstellung von Mikrobauteilen und -strukturen aus elektrisch leitenden Werkstoffen dar. Dieses flexible Verfahren wird industriell seit 60 Jahren eingesetzt und besitzt den Vorteil, Werkstoffe unabhängig von ihren mechanischen Eigenschaften nahezu kräftefrei bearbeiten zu können. Neben den typischen Werkstoffen wie Schnellarbeitsstahl und Hartmetall werden weitere werkzeugwerkstoffe durch funkenerosive Fertigungsverfahren bearbeitet. Dazu gehören Keramiken, Graphit für Elektroden für das funkenerosive Senken und polykristalliner Diamant zur Bearbeitung von Nichteisenmetallen. Diese Arbeit thematisiert die Mikrobearbeitung von Graphit und polykristallinem Diamant (PKD) zur Werkzeugherstellung durch funkenerosives Schneiden mit ablaufender Drahtelektrode. Dabei dienen als Werkzeugelektroden Drähte mit einem Durchmesser von 50 μm oder weniger, so dass das Erzeugen von Geometrien mit kleinen Innenradien oder schmalen Schlitzen mit relativ hohem Aspektverhältnis ermöglicht wird. Zunächst werden Grundlagenuntersuchungen durchgeführt, um die Phänomene des Materialabtrages zu verstehen. Am Beispiel von Graphit erfolgt anhand eines thermischen Modells die Berechnung der Temperaturverteilung auf der Oberfläche und im Materialinneren. Der Einfluss des Drahtelektrodenmaterials und der Prozesseinstellparameter auf die kleinsten bearbeitbaren Geometrieelemente beim Schneiden mit dünnen Drähten wird ermittelt. Anschließend wird der Zusammenhang zwischen den prozessbestimmenden Einstellparametern und der resultierenden Abtraggeschwindigkeit untersucht. Daraus resultieren die Einstellparameter für optimale Wirtschaftlichkeit des Prozesses.

Ausgangspunkt dieser Arbeit ist die Erkenntnis, dass im aktuellen wissenschaftlichen Diskurs zum Beschwerdemanagement die Elemente des Kundenbeziehungsmanagements verglichen mit den produktorientierten qualitätsverbessernden Aktivitäten überrepräsentiert sind. Diese von den Marketingwissenschaften dominierten Forschungsansätze zeichnen sich durch eine hohe Kundenorientierung aus, wobei die Wiederherstellung der Kundenzufriedenheit das wesentliche Bewertungskorrektiv darstellt. Es zeigt sich aber, dass es an konzeptionellen, theoretisch fundierten und praktikablen Konzepten zur Gestaltung der internen Abläufe zur Verbesserung des Beschwerdehandlings und der Produktqualität fehlt. Ziel dieser Arbeit ist es ein Gestaltungsmodell zu entwickeln, welches sowohl dem Praktiker als auch dem Wissenschaftler neue Erkenntnisse im Hinblick auf die Gestaltung der internen Abläufe im Beschwerdemanagement liefert. Die aus dieser Zielsetzung resultierende Fragestellung – „Welche unternehmensinternen Strukturen charakterisieren ein effektives produktorientiertes Beschwerdemanagement und wie sind diese zur Erhöhung der Produktqualität auszugestalten?“ – wird im Rahmen dieser dreiteiligen Arbeit beantwortet. Dazu wird im ersten Teil der Arbeit der aktuelle Stand der Wissenschaft dargestellt und die Aussagekraft der bisherigen Erkenntnisse für die Fragestellung dieser Arbeit analysiert. Dabei zeigt sich, dass die bestehenden Modelle Schwächen in Bezug auf die organisatorische Gestaltung eines produkt- und qualitätsorientierten Beschwerdemanagements aufweisen. Im zweiten Teil der Arbeit wird mittels Experteninterviews ein Gestaltungsmodell für das produktorientierte Beschwerdemanagement abgeleitet und konkretisiert. Dazu werden in drei Durchläufen Experten befragt und ihre Antworten zur Modellbildung herangezogen. Nach dem dritten Durchlauf wird der Forschungsprozess eingefroren und die Ergebnisse in Form eines anschaulichen Gestaltungsmodells ausgearbeitet. Das entwickelte Modell und seine Eignung für die Gestaltung des produktorientierten Beschwerdemanagements werden im Rahmen eines praktischen Anwendungsfalls im dritten Teil untersucht. Basierend auf dem Gestaltungsmodell werden die internen Beschwerdemanagementabläufe in einem weltweit produzierenden Unternehmen der Verpackungsmittelindustrie neu ausgerichtet. Dabei zeigt sich, dass das entwickelte Modell durchaus geeignet ist, konkrete Beiträge zur Lösung praktischer Probleme zu liefern.

Elektromagnetische Lager besetzen einen stabilen Nischenmarkt, insbesondere für rotatorische Anwendungen mit hohen Drehgeschwindigkeiten und geringen dynamischen Belastungen in Spezialgebieten wie der Medizintechnik. Die Umsetzung von linearen Magnetführungen hat zu serienreifen Großanwendungen wie dem Transrapid geführt. Im Bereich der Vorschubachsen für Werkzeugmaschinen sind hierzu verschiedene Forschungsprojekte durchgeführt worden, deren prototypische Umsetzungen von Labormustern bis zu einer vollständigen Werkzeugmaschine reichen. Integrierte Magnetmodule für die berührungslose Führung einer Vorschubachse mit Lineardirektantrieb Diese Projekte beinhalten das Potential der Vereinfachung magnetischer Führungssysteme durch die Reduktion der Aktoranzahl und adaptierte Ansteuerungen. Dementsprechend erfolgt in der vorliegenden Arbeit die Konzeption und Auslegung eines bidirektionalen Elektromagnetaktors mit permanentmagnetischer Unterstützung. Die Geometrie und die magnetische Flussführung dieses integrierten Magnetmoduls ermöglichen die Halbierung der Aktoranzahl für eine vollständige Magnetführung. Seine Auslegung beinhaltet eine ausführliche Dimensionierung sowie eine Modellbildung im Zustandsraum und eine Verknüpfung mit einer PI-Zustandsregelung. In Verhaltenssimulationen wird eine methodische Reglerparametrierung durchgeführt und an einem Prüfstand mit einem isolierten Freiheitsgrad verifiziert. Aufbauend auf den integrierten Magnetmodulen wird eine Vorschubachse mit vollständiger Magnetführung konzipiert. Diese besitzt eine modulare Struktur und berücksichtigt die Anforderungen eisenbehafteter Linearmotoren als Vorschubantriebe. Die Zustandsregelung wird für die Vorschubachse zu einer entkoppelten Freiheitsgradregelung erweitert. Reale und simulationsbasierte Erweiterungen der Regelung dienen ihrer Optimierung in unterschiedlichen Betriebszuständen. Abschließend erfolgt die stufenweise Inbetriebnahme einer prototypischen Realisierung der Achse. Ohne Vorschubantriebe erreicht sie eine stabile stationäre Lagerung des Verfahrschlittens und manuell beschleunigte Verfahrbewegungen. Die Integration der Lineardirektantriebe entlastet die Tragmagnete, während die Lagerung in horizontaler Richtung verstärkt belastet wird. In dieser endgültigen Konfiguration der Achse wird das stationäre Verhalten erneut optimiert, motorische Verfahrbewegungen sind jedoch nur sehr eingeschränkt möglich. Die messbare dynamische Störsteifigkeit der Magnetführung zeigt deutliche Unterschiede in der Robustheit der Freiheitsgrade gegen Störungen.

Oxide ceramics such as Al2O3 and ZrO2 are widely utilized in various engineering fields due to their excellent mechanical properties along with outstanding thermal and wear resistance. Their biocompatibility, strength and aesthetics also qualify these oxide ceramics for medical applications. Limitations to geometry and shrinking during conventional sintering processes often prevent utilization of these high-strength ceramics in various applications. These limitations may be overcome by employing Additive Manufacturing (AM) techniques, allowing for layer-wise generation of complex-shaped components directly from CAD data.

This thesis is motivated, on the one hand, by the outstanding success of several parallel robots and, on the other hand, by the lack of unified and straightforward approaches for the analysis, synthesis and implementation of parallel robots, in general, and those featuring five degrees of freedom, in particular. Accordingly, this thesis aspires to provide an insight into these issues and proposes novel approaches in order to deal with the modelling, performance analysis, dimensional synthesis and control of parallel robots. A special attention is given to finding a balance between problem complexity and accurate results within the scope of both the analysis and synthesis of parallel robots. First, an approach is proposed to cope with type synthesis. It consists in breaking down the main task to the synthesis of open-loop kinematic chains, which is more straightforward. Second, the kinematic, first-order error, dynamic and elastodynamic models are derived. These are based on symbolic equations and are computationally more efficient than a simulation, especially when dimensional synthesis is concerned. Third, this thesis points out the importance of the preliminary evaluation of the kinetostatic performances of parallel manipulators and proposes adequate indices that allow characterizing accuracy, velocity and force transmission along and about each direction of the Cartesian space. Within the scope of dimensional synthesis, it will also be shown that these indices enable the designer to identify appropriate manipulator geometries already at an early stage of the design process. The implementation of an appropriate control system for parallel manipulators is also tackled and experimental results are given.