Der sehr hohe Automatisierungsgrad innerhalb des Fahrzeugkarosseriebaus, die sehr hohen Qualitätsansprüche und die zunehmende Forderung nach einer produktflexiblen Produktion bilden einen Zielkonflikt, dessen Lösung mit marktverfügbaren Systemen derzeit nur unter erheblichen Einbußen hinsichtlich Taktzeit, Produktionsfläche und Wirtschaftlichkeit möglich ist. Die größten Herausforderungen bei der Flexibilisierung der Betriebsmittel des Karosseriebaus ergeben sich in Bezug auf die Entwicklung modellflexibler Geometrievorrichtungen, wobei die geometrischen und qualitativen Anforderungen bei der Fertigung von Fahrzeugtüren am größten sind. Für die modellübergreifende Produktion ohne Betriebsmittelaustausch wird in dieser Arbeit am Beispiel von Fahrzeugtüren eine Methode sowie eine konstruktive und technische Lösung für flexible Geometriespannvorrichtungen entwickelt. Durch softwaregestützte Analysen mit teilweise spezifisch entwickelten Softwareprogrammen, durch experimentelle Untersuchungen, sowie anhand empirischer Erfahrungen aus Gesprächen mit Anlagenbetreibern, Planern und Vorrichtungsbauern werden Methoden generiert, Anforderungen definiert und letztendlich standardisierte und modular einsetzbare Kinematiksysteme entwickelt. Anhand zweier umgesetzter Prototypen werden experimentelle Analysen zur Validierung der Anforderungen durchgeführt sowie abschließend mit Hilfe von Simulationsmethoden ein Regelungskonzept zur steuerungstechnischen Nachgiebigkeitskompensation der Kinematiksysteme entwickelt.:Bibliographische Beschreibung I
Referat I
Schlagworte I
Vorwort II
Inhaltsverzeichnis III
Abkürzungsverzeichnis VI
Kurzzeichenverzeichnis VIII
Indizes X
Abbildungsverzeichnis XI
Tabellenverzeichnis XV
Glossar XVI
1 Einleitung 1
2 Stand der Technik und Wissenschaft 4
2.1 Automobilproduktion und Karosseriebau 4
2.2 Anlagentechnik im Karosseriebau 5
2.2.1 Spannvorrichtungen im Karosseriebau 9
2.2.2 Grundaufbau der Vorrichtungskomponenten 12
2.2.3 Fahrzeugkoordinaten- und Referenzpunktsystem 13
2.3 Flexibilitätssteigerung im Karosseriebau 15
2.3.1 Modellflexibilität durch Austauschkonzepte 15
2.3.2 Modellflexibilität durch Kinematiksysteme innerhalb von Spannvorrichtungen 17
2.3.3 Flexible Vorrichtungssysteme für den automobilen Karosseriebau 19
2.3.4 Systeme zur automatisierten Justage 24
2.4 Softwareunterstützung zur Prozess- und Betriebsmittelplanung 25
2.5 Fügetechnik im Karosseriebau 27
2.6 Anforderungen an Bauteile und Karosseriebauvorrichtungen 30
2.6.1 Qualitätsmerkmale einer Pkw-Karosserie 30
2.6.2 Grundlagen zur qualitätsrelevanten Steifigkeitsbetrachtung 32
2.7 Fazit zum Stand der Technik 33
3 Definition der Zielstellung und Vorgehensweise 35
3.1 Zielstellung 35
3.2 Forschungsfrage 36
3.3 Hypothesen 36
3.4 Vorgehensweise 37
4 Fokussierung und Vorbetrachtungen 39
4.1 Detaillierung des Betrachtungsraumes 39
4.2 Prozessbedingte Vorbetrachtungen 44
5 Analytische Betrachtungen sowie Methoden- und Konzeptentwicklung 47
5.1 Spannstellenanalyse 47
5.2 Methode zur Bauteilausrichtung 55
5.3 Restriktion der Referenzpunkverteilung unterschiedlicher Fahrzeugmodelle 67
5.4 Prozesslastanalysen an Spannvorrichtungen 69
5.4.1 Lastanalysen in der Serienfertigung 69
5.4.2 Lastanalysen in der Forschungsanlage 78
5.5 Bauraumuntersuchungen 83
5.6 Kinematikkonzeptionierung 88
5.7 Konkretisierung der Anforderungen auf Basis der Analysen 93
6 Technische Entwicklung und Konstruktion der Kinematik 97
6.1 Konstruktive Gestaltung 98
6.2 Methode zur Vorrichtungssynthese 105
7 Umsetzung Prototypen und Funktionstests 109
7.1 Prototypenbau 109
7.2 Experimentelle Untersuchungen 111
7.2.1 Bestimmung der Funktionsparameter 111
7.2.2 Verformungsanalyse bei Belastung in X-Richtung 127
7.2.3 Dauerversuche im Laborumfeld 131
7.2.4 Dauerversuche in industrieller Schweißumgebung 132
7.2.5 Zusammenfassung der Funktionstests 137
8 Ableitung eines Regelungskonzeptes zur Nachgiebigkeitskompensation 138
8.1 Vorbetrachtungen zur Kompensation statischer Strukturverformungen 138
8.1.1 Auswahl des Ansatzes zur Verformungskompensation 139
8.1.2 Definition der Simulationsmethode und -umgebung 140
8.2 Simulationsgerechte Aufbereitung der Komponenten 140
8.2.1 Linearführungen und Lager 141
8.2.2 Antriebsstrang 143
8.2.3 Gesamtmodell 145
8.2.4 Validierung des Simulationsmodelles 147
8.3 Durchführung der Arbeitsraumstudien 152
8.4 Konzeptionierung der Positionsregelung 158
8.4.1 Simulationsbasierte Nachgiebigkeitsregelung 158
8.4.2 Realwertbasierte Nachgiebigkeitsregelung 160
9 Auswertung und Zusammenfassung 161
10 Ausblick 164
Literaturverzeichnis 166
Lebenslauf 179
Eigene Veröffentlichungen 180
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:82361 |
| Date | 22 November 2022 |
| Creators | Fritzsche, Rayk |
| Contributors | Ihlenfeldt, Steffen, Dröder, Klaus, Technische Universität Dresden, Fraunhofer IWU |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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