Zugl.: Erlangen, Nürnberg, Universiẗat, Diss., 2008.

- Toleranzsimulation mit CETOL - GPS-Masterplan nach ISO 14638 - 3D-Bemaßungen an der CAD-Geometrie - Geometrische Produktspezifikation - Toleranzanalysen in Creo mit TAE - Toleranzanalysen in MS-Excel - Statistische 3D-Toleranzsimulation - Form- und Lagetoleranzen in 3D-CAD-Daten - Qualitätsvorhersage am virtuellen Prototypen - Kosteneffiziente Toleranzdefinition

Zugl.: Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2009

Wie könnte man 3D-Toleranzanalysen berechnen, wenn äußere Einwirkungen, die zu einer Verformung des Modelles führen, eine große Rolle spielen? In diesem Vortrag werde ich Ansätze für die Handhabung von Toleranzanalysen unter Berücksichtigung dieser Umwelteffekte zeigen. Resultierende Verformungen in den zu bewertenden Modellen treten in Folge von einwirkenden physikalischen Größen auf. Diese sind Temperaturen sowie Kräfte und Momente im Betrieb, in der Montage oder auch in der Fertigung. Hinzu kommen Verzugseffekte aus der Fertigung (z. B. im Kunststoffspritzgussprozess). 3D-TOLERANZANALYSEN setzen sich aus den Variablen zusammen, die sich aus einer Bemaßung mit Toleranzfeld ergeben. Darüber hinaus sind im Besonderen in der Toleranzanalyse von Baugruppen funktionalkinematische Effekte in den Schnittstellen zu berücksichtigen. Die herkömmliche Bezeichnung einer Toleranzkette kann dieses Zusammenspiel der verschiedenen Abhängigkeiten nur bedingt darstellen und so beschränken sich gerade tabellenkalkulierte Analysen (z. B. mit MS-Excel) nur auf die direkten einflussbasierenden Maße selbst. Zur Vereinfachung wird darüber hinaus i.d.R. nur in 1D- oder maximal in 2D-Analysen simuliert. Als wäre es nicht schon komplex genug, dies zu beherrschen, kommen noch STATISTISCHE AUSWERTUNGEN hinzu, um die Standartabweichung, die Prozessfähigkeit, den Ausschuss und die Qualität in der Analyse für ein Prüfmaß zu bewerten und vorherzusagen. All das kann sich unter Einwirkung von physikalischen Größen von außen (Temperatur, Verformung durch Kräfte und Momente aus Betrieb, Fertigungsprozess und Montage) nochmals deutlich ändern. Um dies in Beispielen anschaulich darstellen zu können, werde ich hierzu 2 Fallunterscheidungen treffen: FALL 1: Auswirkungen der toleranzbedingen Varianz auf physikalische Größen FALL 2: Einfluss der physikalischen Größen auf die toleranzbedingte Varianz Alle Beispiele stehen exemplarisch vereinfacht für einen Anwendungsfall und wurden aus der CAD-Baugruppe direkt mit der Toleranzsimulationssoftware CETOL gerechnet. Sinngemäß kann das auch mit anderen Werkzeugen und in einfachen Fällen auch mit MS-Excel gerechnet werden.

Teil 1 Karsten Berndt Die Festlegung von Toleranzen ist eine alltägliche Aufgabenstellung des Konstrukteurs. Dabei bedingt die Berechnung nichtlinearer Toleranzketten einen erheblichen Zeitaufwand, wodurch meist auf deren genaue Berechnung vezichtet wird und Toleranzen stattdessen auf Basis von Erfahrungswerten festgelegt werden. Die vorgestellte Methodik zeigt Wege, wie schnell und frühzeitig im Konstruktionsprozess belastbare Aussagen zu Toleranzen komplexer Mechanismen getroffen werden können. Dazu werden sogenannte Sensitivitätsanalysen in der CAD-Software "Creo Elements" durchgeführt und ausgewertet. Das Ergebnis sind erste konkrete Toleranzfelder für alle den Mechanismus beschreibenden, geometrischen Abmessungen, welche sich als Startwerte für den anschließenden Toleranzsynthese/-analyseprozess eignen. Teil 2 Marko Ebermann Dieser zweite Vortragsteil behandelt eine mögliche Vorgehensweise zur Tolerierung von Geometrieabweichungen in der frühen Entwurfsphase am Beispiel des Koppelgliedes einer Verpackungsmaschine. Ausgangspunkt für die frühe Tolerierung bildet die im ersten Vortragsteil behandelte Sensitivitätsanalyse des Koppelgetriebes, welche Informationen zur Empfindlichkeit der Funktionsmaße bezüglich der Einhaltung der Schließmaßtoleranz lieferte. Die daraus abgeleitete Form- und Lagetolerierung des Koppelgliedes soll durch anschließende Toleranzamalysen die Tolerierung im Baugruppenkontext bestätigen und auf möglich Fertigungsverfahren abzielen, ohne die genaue Gestalt der Komponenten zu kennen. So können teure und zeitintensive Iterationsschleifen im Konstruktionsprozess minimiert und die Funktionalität frühzeitig gesichert werden.

Teil 1 Karsten Berndt Die Festlegung von Toleranzen ist eine alltägliche Aufgabenstellung des Konstrukteurs. Dabei bedingt die Berechnung nichtlinearer Toleranzketten einen erheblichen Zeitaufwand, wodurch meist auf deren genaue Berechnung vezichtet wird und Toleranzen stattdessen auf Basis von Erfahrungswerten festgelegt werden. Die vorgestellte Methodik zeigt Wege, wie schnell und frühzeitig im Konstruktionsprozess belastbare Aussagen zu Toleranzen komplexer Mechanismen getroffen werden können. Dazu werden sogenannte Sensitivitätsanalysen in der CAD-Software "Creo Elements" durchgeführt und ausgewertet. Das Ergebnis sind erste konkrete Toleranzfelder für alle den Mechanismus beschreibenden, geometrischen Abmessungen, welche sich als Startwerte für den anschließenden Toleranzsynthese/-analyseprozess eignen. Teil 2 Marko Ebermann Dieser zweite Vortragsteil behandelt eine mögliche Vorgehensweise zur Tolerierung von Geometrieabweichungen in der frühen Entwurfsphase am Beispiel des Koppelgliedes einer Verpackungsmaschine. Ausgangspunkt für die frühe Tolerierung bildet die im ersten Vortragsteil behandelte Sensitivitätsanalyse des Koppelgetriebes, welche Informationen zur Empfindlichkeit der Funktionsmaße bezüglich der Einhaltung der Schließmaßtoleranz lieferte. Die daraus abgeleitete Form- und Lagetolerierung des Koppelgliedes soll durch anschließende Toleranzamalysen die Tolerierung im Baugruppenkontext bestätigen und auf möglich Fertigungsverfahren abzielen, ohne die genaue Gestalt der Komponenten zu kennen. So können teure und zeitintensive Iterationsschleifen im Konstruktionsprozess minimiert und die Funktionalität frühzeitig gesichert werden.

3-D-Toleranzanalysen direkt in CAD integriert können mit CETOL berechnet werden

Die Produktqualität und Kosten sind ein eindeutiger Indikator für die Wettbewerbsfähigkeit innovativer Produkte. Toleranzen steuern hier nicht nur die Prozesskosten in der Fertigung und Montage, sondern auch die endgültige Produktqualität. Mit der statistischen Toleranzanalyse werden diese Indikatoren vorhersagbar. Eine fertigungsprozessorientierte Toleranzvergabe ist heute unabdingbar, um Produkte schon frühzeitig in der Produktentwicklung mit den Mitteln der CAD-Umgebung robust nach den Grundsätzen von Design for Six Sigma auszulegen (DfSS=kein Ausschuss bei hoher Funktionalität). Viele innovative Produkte und Funktionsprinzipien würden ohne diese Vorgehensweise am Markt nicht bestehen können. Einige Beispiele aus der Praxis werden das im Rahmen dieses Vortrages aufzeigen.

Produkte werden in ihrem Lebenszyklus verschiedenartig strukturmechanisch belastet. Die Folge ist eine Verformung aufgrund dieser Belastung und die mangelnde Formhaltigkeit. Die Frage ist, welche Toleranzen sollen die mangelnde Formhaltigkeit einschließen oder gar ausgleichen? Eine Toleranz gibt vor, in welcher Maßabweichung ein Maß gefertigt werden darf, um die Produktanforderungen zu erfüllen. Der Fertigungsprozess muss innerhalb der Toleranzangabe fertigen. Mit Creo Simulate kann eine Toleranzkette simuliert werden. In diesem Vortrag wird ein grundsätzlicher Simulationsansatz für die Toleranzanalyse innerhalb der FEM beschrieben und findet eine Ergänzung mit der Toleranzsoftware CETOL 6σ.

Zugl.: Braunschweig, Techn. Univ., Diss., 2007