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

Das Nutzen von 3D-Anmerkungselementen unter PTC Creo-Parametric ermöglicht die Erstellung von 3D-CAD-Modellen mit ausführlichen Informationen zu Funktion, Tolerierung und Fertigung. Dadurch kann der Archivierungs- und Versionspflegeaufwand von Produktdaten und ein besseres, räumliches Verständnis für das Produkt in seiner Entstehungsphase erreicht werden.

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

Das Nutzen von 3D-Anmerkungselementen unter PTC Creo-Parametric ermöglicht die Erstellung von 3D-CAD-Modellen mit ausführlichen Informationen zu Funktion, Tolerierung und Fertigung. Dadurch kann der Archivierungs- und Versionspflegeaufwand von Produktdaten und ein besseres, räumliches Verständnis für das Produkt in seiner Entstehungsphase erreicht 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.

Die quantitative Abschätzung des Einflusses geometrischer Abweichungen auf die Betriebseigenschaften von Maschinenelementen stellt für die Produktentwicklung einen wesentlichen Bestandteil zur Sicherung der Funktionalität dar. An einem radialen zylindrischen Gleitlager wird gezeigt, wie der Einfluss der Rundheit in Form eines Gleichdickes die Betriebsparameter verändert. Durch die Simulation mit ALP3T und die Auswertung der Ergebnisse mit MATLAB kann eine mögliche Vorgehensweise für den Umgang mit Formabweichungen bei der Entwicklung und der Qualitätssicherung aufgezeigt werden. Ferner gilt es andere geometrische Abweichungen (Position, Richtung) zu untersuchen, um die Funktionalität des Gesamtsystems sicherzustellen.

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.

Das Sächsische Geometriesymposium versteht sich als eine interdisziplinäre Plattform geometriebezogene Themen in wissenschaftlichen Beiträgen vorzustellen. Aktuelle Forschungsergebnisse zur eindeutigen Beschreibung der Funktion von Bauteilen, über die geometriebezogene Bewertung von Fertigungstechnologien bis zur Qualifizierung von Messfahren werden präsentiert und mit Blick auf zukünftige Herausforderungen der Produktionstechnik bezüglich Digitalisierung und prozessübergreifender Ansätze diskutiert. Das Symposium führt die lange Tradition des Internationalen Oberflächenkolloquiums in neuem Format und in akademischer Gemeinschaft der vier Lehrstühle in Chemnitz, Zwickau, Mittweida und Dresden im Fachgebiet Fertigungsmesstechnik in Sachsen fort. / The Saxon Symposium on Geometry is an interdisciplinary network for scientific researchers on geometry related subjects. Recent research on the specification of functional characteristics, the geometry related assessment of manufacturing technologies and measurement methods is discussed with regard to future challenges like digitization or global process approaches. The symposium carries on with the tradition in Saxony and the former International Colloquium on Surfaces. The new format takes place in cooperation of the four production metrology chairs of Saxony’s universities in Chemnitz, Zwickau, Mittweida and Dresden.

Bei der Fertigung mechatronischer Produkte in den vielfältigen Industriebranchen, wie der Medizintechnik, dem Maschinen- und Automobilbau etc., bestehen stets erhöhte Qualitätsansprüche, um Funktionalität, Herstellbarkeit, Kosten und weitere produktbedingte Aspekte zu gewährleisten. Infolgedessen hat das Toleranzmanagement erheblich an Bedeutung gewonnen. Die Art und Weise der Toleranzfestlegung im Entwicklungsprozess eines Produktes stellt einen wesentlichen Bestandteil der Produktbeschreibung dar und hat eine signifikante Auswirkung auf die Optimierung der Funktion, der Kosten oder der Herstellprozesse. Die Funktion der mechatronischen Produkte stützt sich auf mechanische, thermische oder auch z. B. elektromagnetische Eigenschaften. Somit sollen diese physikalischen Abhängigkeiten neben der rein geometrischen Toleranzanalyse mitberücksichtigt und untersucht werden. Ein Toleranzmodell für die funktionelle nichtlineare Maßkette wird anhand der Identifikation der wesentlichen Produktmerkmale aufgestellt und erfasst die wichtigsten Beitragsleister. Dabei handelt es sich um eine physikalische Maßkette, die auch Materialeigenschaften wie z. B. Reibwerte, E-Modul und Temperaturlängenausdehnungskoeffizienten berücksichtigen kann. Auf Basis der Ergebnisse von finiten Elemente Analysen (FEA) in Creo Simulate können flexible Bauteile erstellt werden, die zur Aufstellung eines parametrischen Toleranzmodells verwendet werden können. Die Multiziel-Konstruktionsstudie, die Creo anbietet, ist dann in der Lage, die festgelegten Parameter je nach Anforderung statistisch zu variieren, wobei das jeweilige Modell sich dank seiner Definition anhand der flexiblen Bauteile analog zu den FEA – Ergebnissen verformt. Auf diese Weise kann die funktionelle Maßkette in dem gezeigten Beispiel die Öffnerkraft eines elektromechanischen Relais bestimmt und dementsprechend die Produktbeschreibung optimiert werden. Anschließend soll die durchgeführte Konstruktionsstudie in dem CAD-System Creo mit weiteren Toleranzsimulationsprogrammen wie z. B. Cetol von Sigmetrix verglichen und validiert werden. Das entwickelte Methodische Tolerieren kann in der CAD-integrierten modellbasierten Prozesskette in der virtuellen Produktentwicklung verwendet werden. Damit ist eine effiziente Kommunikationsschnittstelle zwischen den Abteilungen der Konstruktion und der Simulation geschaffen.