Die Verbesserung der Energie- und Ressourceneffizienz stellt eine zentrale Aufgabe für die Produktionstechnik dar. Inkrementelle Verfahren wie das Drückwalzen weisen bereits aufgrund ihres Prozessprinzips ein hohes Potenzial zur Ressourceneffizienz auf. Allerdings besitzen diese Verfahren eine Vielzahl von Einflussfaktoren auf das Prozessergebnis, die zudem in Wechselwirkung zueinander stehen. Die Folge schwankender Prozesseinflussgrößen (z. B. Chargenschwankungen oder variierende Halbzeuggeometrie) ist häufig Bauteilausschuss, der sich aufgrund der meist kleinen bis mittleren Losgrößen stärker auf die Produktivität auswirkt. Die Weiterentwicklung von gesteuerten zu selbstgeregelten Umformprozessen mit Prozessrückkopplung bietet ein großes Potential zur Verbesserung der Ressourceneffizienz. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Grundlagen und Vorgehensweise zur Realisierung des selbstregelnden Drückwalzens erarbeitet. Nach der Analyse und Bewertung von Störungen auf die Prozesseinflussgrößen erfolgt die Definition eines Referenzzustandes und von Störszenarien. Auf Basis experimenteller Untersuchungen wird der Referenzzustand analysiert und ein digitaler Zwilling des Drückwalzprozesses entwickelt. Mit dessen Hilfe erfolgt die Bewertung der Störszenarien. Anschließend wird ein methodisches Vorgehen vorgestellt, mit dem das selbstregelnde Drückwalzen beliebiger Zielgrößen entwickelt werden kann. Im digitalen Zwilling werden zusätzlich ein virtueller Sensor, der Regelalgorithmus und die Aktordynamik integriert und damit die Selbstregelung für eine Prozessgröße und ein Prozessergebnis ausgelegt und untersucht. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wurde das selbstregelnde Drückwalzen erstmals erfolgreich experimentell umgesetzt. Die in der Arbeit vorgestellten Ergebnisse zeigen eine signifikante Reduzierung des Einflusses von Prozessstörungen auf das Prozessergebnis durch die Selbstregelung. / Improving energy and resource efficiency is also a key challenge for production technology. Incremental processes such as flow-forming already have a high potential for resource efficiency due to their process principle. Flow-forming has a large number of influencing process parameters that also interact with each other. Fluctuating process parameters (e.g. batch fluctuations or varying semi-finished product geometry) can result in component scrap, which has a major influence on productivity due to the mostly small to medium batch sizes. The further development of controlled to self-controlled forming processes with process feed-back offers great potential for improving resource efficiency. In this thesis, the basics and the procedure for the realization of self-controlled flow-forming are developed. After the analysis and evaluation of disturbances on the process influencing variables, a reference state and disturbance scenarios are defined. The reference state is analyzed on the basis of experimental investigations and a digital twin of the flow-forming process is developed. This is used to evaluate the disturbance scenarios. Subsequently, a methodical procedure is presented to develop self-controlled flow-forming of any process parameter or process result. A virtual sensor, the control algorithm and the actuator dynamics are also integrated into the digital twin to design and investigate the self-control for a process parameter and a process result. Based on the knowledge gained, self-controlled flow-forming was successfully implemented experimentally for the first time. The results show a significant reduction of the influence of process disturbances on the process results.

German text / Gelebte Ökumene wird, als Zeichen christlicher Glaubwürdigkeit, in unserer postmodernen und postsäkularisierten Gesellschaft gefordert. Die dogmenorientierten Bemühungen zur Ökumene scheinen in die Krise geraten zu sein. Es bedarf es der Suche nach Grundlagen für ökumenische Spiritualität, für die sich der Schöpfungsglaube, als von den großen Konfessionen geteiltes Glaubensgut, anbietet. Um Schöpfungstheologie und -spiritualität als zusammengehörige Elemente wahrnehmen zu können, wird in dieser Dissertation das Weltanschauungsmodell Wrights verwendet, welches durch Waaijmans Aspekt der Umformung ergänzt wird. Konfessionell geprägte Schöpfungstheologien werden in den Kategorien Story und Antworten auf weltanschauliche Schlüsselfragen analysiert. Dies bildet die Basis für eine Synthese, im Sinne der Hermeneutik des differenzierten Konsenses, zu einer ökumenischen Schöpfungstheologie. Konfessionelle Schöpfungsspiritualitäten werden in den Kategorien Symbol und Praxis dargestellt und in einem emergent-synthetischen Entwurf, auf der Basis der ökumenischen Schöpfungstheologie, zu Perspektiven für ökumenische Schöpfungsspiritualität weiterverarbeitet. Die so aufgezeigte schöpfungstheologisch-ökumenische Weltanschauung, bietet eine mögliche Grundlage für ökumenische Spiritualität. / Christian Spirituality, Church History & Missiology / M. Th. (Christian Spirituality)

Es wird untersucht, ob in Schneckenextrudern verwendete Förderelemente aus Stahl durch das Oberflächenfeinwalzen der schraubförmigen Mantelfläche gleichzeitig geglättet und verfestigt werden können. Steigungsprofile, zu denen auch die Förderelemente zählen, werden bislang oft nach der Hauptformgebung wärmebehandelt und im harten Werkstoffzustand spanend feinbearbeitet. Formgebung, Wärmebehandlung und Feinbearbeitung sind voneinander getrennte Prozessschritte. In dieser Arbeit besteht das Ziel, die Verfahrenseingangsgrößen für die Kombination aus Formgebung und definierter lokaler Werkstoffverfestigung beim Walzen zu erarbeiten. Zu diesem Zweck werden sowohl am Steigungsprofil selbst als auch an einem davon abgeleiteten Rotationsprofil simulative, experimentelle sowie analytische Untersuchungen durchgeführt. Es werden geometrische, kinematische und werkstofftechnische Gesichtspunkte beleuchtet. Aufbauend auf dem Vergleich zwischen Simulationsergebnissen mit der Finite-Elemente-Methode und im Versuch ermittelten Daten werden Haupteinflussfaktoren auf die geometrischen Abweichungen sowie die Härtesteigerung in der Bauteilrandschicht ermittelt. Mit Hilfe eines neu entwickelten sensorischen Werkstückträgers wird die Drehbewegung des Werkstücks erfasst. Aus den analytischen Betrachtungen wird schließlich ein Modell zur qualitativen Beschreibung des Walzkraftverlaufs abgeleitet, das zur Vorauswahl von Verfahrenseingangsgrößen genutzt werden kann. Im Ergebnis wiederholter Messungen wird deutlich, dass mit der geometrischen Gestaltung einer Walzvorform gezielt Einfluss auf Umformgrad und damit Verfestigung im Bauteil genommen werden kann. An den untersuchten hochfesten korrosionsbeständigen austenitischen Stählen ist eine Verdopplung der Halbzeughärte möglich. Die beim Spanen der Vorformen auftretenden Formabweichungen haben großen Einfluss auf die Beschaffenheit der Zielgeometrie sowie die erzielbare Härtesteigerung. Durch Kenntnis der realen Werkstückdrehbewegung während des Walzens lassen sich Rückschlüsse auf die Werkzeuggestaltung und die Walzparameter ziehen. Aufgrund der Untersuchungsergebnisse wird das Verfahren für die Anwendung an korrosionsbeständigen Bauteilen mit mittleren Verschleißschutzanforderungen empfohlen.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 3 Zielstellung der Arbeit 4 Beschaffenheit der Werkstücke und Werkzeuge 5 Modellbildung mit Hilfe der FEM 6 Versuchsvorbereitung und Eingangsgrößen 7 Vergleich der Verfahrenskenngrößen in Simulation und Experiment 8 Analytisches Modell zur qualitativen Vorhersage der Walzkraft 9 Bauteileigenschaften nach dem Walzen 10 Zusammenfassung und Ausblick / A combined surface burnishing and mechanical hardening process for steel conveying elements in screw extruders is examined. Helical profiles, that also comprise conveying elements, are often heat treated after shaping followed by fine processing. Shaping, heat treatment and fine processing are sequential process steps. This work deals with the investigation of rolling process parameters that enable both low geometrical deviations and high work hardening of the screw material. For this purpose, helical and axisymmetric profiles are analyzed with simulative, experimental and analytical methods. The investigations highlight geometrical, kinematical and material-related aspects. The main factors with influence on screw geometry and hardness increase in the component subsurface are investigated by means of the comparison between simulative and experimental results. An intelligent workpiece carrier is applied to analyze the part rotation. Based upon analytical observations, a calculation model for the prediction of the rolling force curve over workpiece rotation is developed. This model supports predefining the process input variables. Repeated measurements indicate that the geometrical design of the machined preforms allows for individual strain and hence hardness distributions in the part subsurface. Hardness can be doubled in the investigated corrosion resistant austenitic high strength steels. Form deviations of the part and hardness increase are strongly dependent on geometrical deviations of the preform. Knowledge of part rotation during rolling enables to draw conclusions for tool design and rolling parameters. Based on the results it is suggested to apply the rolling procedure to parts in environments which require high corrosion resistance and moderate wear resistance.:1 Einleitung 2 Stand der Technik 3 Zielstellung der Arbeit 4 Beschaffenheit der Werkstücke und Werkzeuge 5 Modellbildung mit Hilfe der FEM 6 Versuchsvorbereitung und Eingangsgrößen 7 Vergleich der Verfahrenskenngrößen in Simulation und Experiment 8 Analytisches Modell zur qualitativen Vorhersage der Walzkraft 9 Bauteileigenschaften nach dem Walzen 10 Zusammenfassung und Ausblick

Dieser Vortrag beschreibt ein methodisches Vorgehen zur Auslegung von Bauteilen, die von mehreren Eingangsgrößen und mehren Zielgrößen bestimmt sind. Als Praxisbeispiel wird eine dünnwandige Mittnehmerwelle untersucht. Im Automotivbereich besteht auf Grund der Forderungen nach Leichtbau und höherem Leistungsgewicht verstärkt der Wunsch nach einer hohen Auslastung über das ganze Bauteil hinweg. Eine Gewichtsreduktion kann durch Materialeinsparungen an unkritischen Stellen, wie zum Beispiel im Wellenkern einer Zahnwelle, erreicht werden. Die Verwendung von dünnwandigen Rohren als Ausgangsmaterial, aus denen lastangepasste Zahnprofile umformend hergestellt werden, versprechen eine deutliche Steigerung der Drehmomentübertragbarkeit bezogen auf den Materialeinsatz. Dazu wird eine neue Verzahnungsgeometrie entwickelt. Das Profil wird über eine Vielzahl an Parametern definiert, welche die Form und damit die Drehmomentübertragbarkeit beeinflussen. Durch die Verwendung einer bidirektionalen Schnittstelle kann eine Zahn-Geometrie in einem CAD-Programm mit einem FEM-Programm gekoppelt werden. Es zeigt sich, dass sich einige Geometrieparameter bereits durch die Wahl des Ausgangsrohres ergeben oder vorab festgelegt werden können. Mit vorgegebenem Außendurchmesser und Wandstärke des Ausgangsrohres sowie der Zähnezahl verbleiben bei dieser Profilform nur weitere fünf Parameter, welche hinsichtlich der Drehmomentübertragbarkeit zu optimieren sind. Mit Hilfe von numerischen Variantenberechnungen, welche sich nach den Vorgaben eines statistischen Versuchsplanes / Design of Experiments durch Veränderung der Parameter ergeben, kann ein mathematisches Ersatzmodell gebildet werden. Dieses beschreibt die (Wechsel-)Wirkungen der Eingangsgrößen auf die Ausgangsgrößen, wie zum Beispiel der Einfluss des Fußkreisdurchmessers und des Eingriffswinkels auf die dynamische Beanspruchbarkeit. Mit Hilfe von Optimierungsalgorithmen kann ein Optimum der Parameter an Hand des Ersatzmodelles ohne erneute aufwändige FEM-Berechnung gefunden werden.

German text / Gelebte Ökumene wird, als Zeichen christlicher Glaubwürdigkeit, in unserer postmodernen und postsäkularisierten Gesellschaft gefordert. Die dogmenorientierten Bemühungen zur Ökumene scheinen in die Krise geraten zu sein. Es bedarf es der Suche nach Grundlagen für ökumenische Spiritualität, für die sich der Schöpfungsglaube, als von den großen Konfessionen geteiltes Glaubensgut, anbietet. Um Schöpfungstheologie und -spiritualität als zusammengehörige Elemente wahrnehmen zu können, wird in dieser Dissertation das Weltanschauungsmodell Wrights verwendet, welches durch Waaijmans Aspekt der Umformung ergänzt wird. Konfessionell geprägte Schöpfungstheologien werden in den Kategorien Story und Antworten auf weltanschauliche Schlüsselfragen analysiert. Dies bildet die Basis für eine Synthese, im Sinne der Hermeneutik des differenzierten Konsenses, zu einer ökumenischen Schöpfungstheologie. Konfessionelle Schöpfungsspiritualitäten werden in den Kategorien Symbol und Praxis dargestellt und in einem emergent-synthetischen Entwurf, auf der Basis der ökumenischen Schöpfungstheologie, zu Perspektiven für ökumenische Schöpfungsspiritualität weiterverarbeitet. Die so aufgezeigte schöpfungstheologisch-ökumenische Weltanschauung, bietet eine mögliche Grundlage für ökumenische Spiritualität. / Living ecumenism is vital today in our postmodern and postsecularised society, in order for us to have credibility as Christian Church. Dogma-oriented attempts to establish ecumenical accord appear to be in a crisis. It is now necessary to search for a foundation of an ecumenical spirituality, and it seems that belief in creation is particularly suitable since it is shared by the established churches. In order to understand creation theology and spirituality as interdependent elements, this dissertation will apply Wright's worldview model, complemented by the aspect of transformation as identified by Waaijman. Denominational creation theologies will be analysed in the categories Story and Answers to Key Worldview Questions. This will provide the basis for a synthesis, in the sense of the hermeneutics of the differentiated consensus, for an ecumenical creation theology. Denominational creation spiritualities will be presented in the categories Symbol and Practice and developed in a step further, through an emergent synthesis related approach and on the basis of an ecumenical creation theology, to present perspectives for an ecumenical creation spirituality. The thus described worldview based on creation and ecumenical theology offers a potential foundation for an ecumenical spirituality. / Christian Spirituality, Church History and Missiology / M. Th. (Christian Spirituality)