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An actuator concept for adaptive concrete columns
(2021) Steffen, Simon; Nitzlader, Markus; Burghardt, Timon; Binz, Hansgeorg; Blandini, Lucio; Sobek, Werner
The building industry accounts for half of the global resource consumption and roughly one third of global CO2 emissions. Global population growth and increasing resource scarcities require engineers and architects to build for more people with less material and emissions. One promising solution are adaptive load-bearing structures. Here, the load-bearing structure is equipped with actuators, sensors, and a control unit which allows the structure to adapt to different load cases, resulting in substantial material savings. While the first prototypes use industry standard actuators to manipulate deformations and stress states, it is essential to develop actuator concepts which fit the specific requirements of civil engineering structures. This paper introduces new concepts for linear actuators, developed within the Collaborative Research Centre (SFB) 1244 Adaptive Skins and Structures for the Built Environment of Tomorrow, which can be used as adaptive concrete columns. The concept of an actuator which actuates a concrete column by external compression through hydraulic pressure is discussed in further detail. This concept allows for controlled axial extension while also increasing the compressive strength of the concrete column.
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Auslegung hybrider Querpressverbände für erhöhte Betriebstemperaturen
(2020) Wagner, Miriam; Binz, Hansgeorg
Die vorliegende Veröffentlichung befasst sich mit der Auslegung hybrider Querpressverbände, d. h. der Verbindung von Stahlwellen und vollkeramischen Naben, bei Betriebstemperaturen oberhalb der Raumtemperatur. Zunächst wird in einer Einführung auf die Vorteile dieser Verbindung eingegangen. Es folgt ein Überblick über den Stand der Forschung und die erzielten Ergebnisse bei Raumtemperatur. Die zwei bisher vorhandenen Auslegungsverfahren bedienen sich strukturmechanischer bzw. thermomechanischer Simulationen, um die wirkenden Kräfte auf die Fügepartner und die daraus resultierenden Verformungen zu berechnen. Mit den Ergebnissen wird eine neue Wellenform definiert. So gefertigte Wellen führen im Pressverband zu einem annähernd konstanten Fugendruckverlauf. Simulationen zeigen jedoch, dass sich diese Wellen nicht für den Betrieb bei erhöhten Temperaturen eignen. Um einen ähnlich günstigen Spannungszustand zu erreichen und Spannungsspitzen zu vermeiden, muss das Vorgehen modifiziert werden. Die hierfür notwendigen Schritte werden ausführlich beschrieben. Darüber hinaus werden anwendungsnahe Hinweise zur Optimierung der Ergebnisse bzw. geometrischen Gestaltung des Pressverbands gegeben.
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Definition und Abgrenzung hybrider, intelligenter Konstruktionselemente
(2011) Keller, Alexander; Binz, Hansgeorg
Ein Konstruktionselement verhält sich seinen konstituierenden Merkmal-Wert-Kombinationen entsprechend. Sie begründen seine Eigenschaften. Als Voraussetzung für Intelligenz gilt in der Literatur, dass ein System Aktoren, Sensoren und Regler umfasst, teilweise noch ergänzt um eine selbständige Energieversorgung. Intelligenz führt zu einer situationsbezogenen und/oder zielgerichteten Eigenschaftsveränderung, d.h. Anpassung. Angelehnt an die Adaptronik werden der Vorgang Anpassung und der Zustand Angepasstheit unterschieden. Für das Verständnis von HIKE sind beide losgelöst vom biologisch geprägten, am Menschen orientierten Verständnis von Intelligenz zu verstehen. Ein Konstruktionselement ist angepasst, wenn eine oder mehrere Eigenschaften in Abhängigkeit von seinem Umfeld und dessen Veränderungen zielorientiert auf ein günstigeres Verhalten bereits während der Konstruktion hin angepasst wurden („intelligent zugeschnittene Konstruktionen“) oder während der späteren Lebenszyklusphasen angepasst werden können. Dies führt beim Konstruieren zu zwei wesentlichen Fragen: Hinsichtlich welcher Gesichtspunkte ist eine Anpassung erforderlich? Und wie kann das im Vergleich günstigere Verhalten bestimmt werden? Eine primäre Angepasstheit (passive Adaptivität) liegt aus makroskopischer Sicht vor, wenn ein Konstruktionselement grundsätzlich für alle relevanten Umweltbedingungen seines Einsatzbereichs in technisch sinnvollem Umfang geeignet ist. Primäre Angepasstheit bedeutet, dass ein Konstruktionselement an seine Umwelt langfristig angepasst ist. Die Angepasstheit ist Ergebnis des Konstruktionsprozesses sowie der nachgelagerten Prozesse der Produktentstehung und -nutzung. Sie stellt eine Verträglichkeit (vgl. Design-for-X Ansätze) des Eigenschaftskollektivs des Konstruktionselements mit den langfristigen, aggregierten Eigenschaften der Umwelt des Elements dar. Eine sekundäre Angepasstheit (reaktive Adaptivität) liegt aus mikroskopischer Sicht vor, wenn ein Konstruktionselement in technisch sinnvollem Umfang an relevante vor-übergehende Umweltzustände und deren kurzfristige Änderungen anpassungsfähig ist. Anpassungsfähigkeit ist die Möglichkeit durch Eigenschaftsänderung zu reagieren. Reagieren zu können setzt einen Regelkreis voraus. Mit anderen Worten ist Anpassungsfähigkeit unmittelbar eine aus dem Konstruktionsprozess folgende Eigenschaft, die mittelbar die Anpassung (einen Anpassungsprozess) während der auf die Konstruktion folgenden Phasen des Produktlebenszyklus‘ ermöglicht, insbesondere in der Nutzungsphase des Konstruktionselements. Diese Form der Anpassung setzt voraus, dass das Konstruktionselement, das umgebende System und die Umwelt hinsichtlich der folgenden Aspekte übereinstimmen oder verträglich sind: • kurzfristige Anpassungsmöglichkeiten des Konstruktionselements • veränderliche Umwelteigenschaften/-zustände • veränderliche Systemeigenschaften/-zustände Die Veränderungen der Umwelt können kurz- oder langfristig sein, in Folge dessen reversibel oder irreversibel. Sie sind im Konstruktionsprozess als Annahmen unter Umständen nur statistisch erfassbar. Ein angepasstes Konstruktionselement kann sowohl passiv als auch aktiv sein. Nur angepasste aktive Konstruktionselemente sind anpassungsfähig im Rahmen der durch die konstruktive Angepasstheit vorgegebenen, möglichen Zustände. Das heißt, die primäre Angepasstheit ist Voraussetzung für die sekundäre Angepasstheit. Hybride, intelligente Konstruktionselemente (HIKE) sind technische Gebilde mit einer auf Basis der Gestaltelemente niedrigen bis mittleren Komplexität. Sie besitzen eine hohe Komplexität hinsichtlich der Aspekte, welche die Hybridität verursachen. Sie sind hybrid hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale wie zum Beispiel Werkstoff, Fertigungstechnologie, Rolle im Regelkreis oder strukturellen (Werkstoff-)Eigenschaften. HIKE sind entweder unmittelbar aus sich selbst heraus (intrinsisch) oder von außen (extrinsisch) regel- oder steuerbar oder tragen mittelbar durch sensorische, aktorische oder regelnde Eigenschaften zur Regel-/Steuerbarkeit des sie umgebenden Systems bei. Sie sind somit entweder selbst sekundär angepasst oder unterstützen die sekundäre Angepasstheit des sie umgebenden Systems. Während des Konstruierens mit HIKE werden sie nicht mehr wesentlich verändert. Sie sind einem konstruktionsrelevanten Verhalten, z. B. den Elementen und Größen eines Regelkreises, zugeordnet. HIKE unterscheidet die beschriebene Hybridität und Intelligenz von herkömmlichen Konstruktionselementen. Ein HIKE kann, wenn es die entsprechenden Eigenschaften aufweist, ein adaptronisches System sein. Ein HIKE kann auch in mechatronischen Systemen eingesetzt werden. In der Regel wird es aber alleinstehend kein mechatronisches System bilden. Die untersuchten HIKE erzielen die Hybridität in so, dass eine zerstörungsfreie Trennung der Regelkreiselemente nicht möglich ist.
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Designing actuation concepts for adaptive slabs with integrated fluidic actuators using influence matrices
(2022) Nitzlader, Markus; Steffen, Simon; Bosch, Matthias J.; Binz, Hansgeorg; Kreimeyer, Matthias; Blandini, Lucio
Previous work has shown that floor slabs make up most of the material mass of building structures and are typically made of reinforced concrete. Considering the associated resource consumption and greenhouse gas emissions, new approaches are needed in order to reduce the built environment’s impact on the ongoing climate crisis. Various studies have demonstrated that adaptive building structures offer a potential solution for reducing material resource consumption and associated emissions. Adaptive structures have the ability to improve load-bearing performance by specifically reacting to external loads. This work applies the concept of adaptive structures to reinforced concrete slabs through the integration of fluidic actuators into the cross-section. The optimal integration of actuators in reinforced concrete slabs is a challenging interdisciplinary design problem that involves many parameters. In this work, actuation influence matrices are extended to slabs and used as an analysis and evaluation tool for deriving actuation concepts for adaptive slabs with integrated fluidic actuators. To define requirements for the actuator concept, a new procedure for the selection of actuation modes, actuator placement and the computation of actuation forces is developed. This method can also be employed to compute the required number of active elements for a given load case. The new method is highlighted in a case study of a 2 m × 2 m floor.
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Experimentelle Untersuchung des Abwälzverhaltens von Beveloidverzahnungen mit lokal angepassten Verzahnungsdaten entlang der Zahnbreite
(2022) Marino, Daniel; Bachmann, Matthias; Binz, Hansgeorg
Zur Übertragung von Drehmoment und Drehzahl in beliebiger Achsanordnung eignen sich bei kleinem Achswinkel bis 30° Beveloidverzahnungen. Besonders die windschiefe Achslage bietet dabei Potenzial, Bauraum und Gewicht aufgrund eines möglichst direkten Leistungsfluss zu realisieren. Beveloidradpaarungen in nicht paralleler Achslage haben jedoch den Nachteil, dass aufgrund der geneigten Grundzylinder nur ein punktförmiger Kontakt vorliegt. Der auftretende Ease-Off kann ausschließlich durch komplexe Zahnflankenmodifikationen kompensiert werden, um so das Übertragungsverhalten zu verbessern. Zum Überprüfen der Wirksamkeit solcher Modifikation sind simulative Zahnkontaktanalysen unumgänglich. Zusätzlich sind Abwälzversuche erforderlich, um die simulativen Ergebnisse abzusichern. Durch Beveloidverzahnungen mit lokal angepassten Verzahnungsdaten entlang der Zahnbreite kann ein konjugierter Eingriff angenähert werden, was ein voll ausgebildetes Tragbild mit geringem Drehfehler in Kontaktsimulationen zeigt. In diesem Bericht sollen die vielversprechenden Ergebnisse der Kontaktsimulationen in Abwälzversuchen validiert werden. Zunächst wird mithilfe des Versuchskonzepts das Vorgehen definiert, um die Prüfstandsversuche durchzuführen und die erzielten Ergebnisse am Prüfstand mit den Simulationsergebnissen abzugleichen. Die exemplarisch ausgelegte Prüfverzahnung wird mittels Fünf-Achs-Fräsen gefertigt und kann mit drei Mikrogeometrien am Umfang verteilt ausgeführt werden. Zwei Ansätze zur Definition der Mikrogeometrien werden vorgestellt, mit denen ausgehend vom konjugierten Eingriff eine gezielte Positionierung und Skalierung des Tragbilds möglich ist. Die tatsächliche Zahnflankengeometrie wird topografisch vermessen und kann in Kontaktsimulationen untersucht werden. Der Vergleich zwischen diesen Simulationsergebnissen und den am Prüfstand ermittelten Ergebnissen zeigt beim Tragbild und lastfreien Drehfehlerverlauf eine hohe Übereinstimmung. Der Vergleich zwischen den Prüfstands- und Simulationsergebnissen validiert die analytische Berechnungsmethode zur Auslegung und Optimierung von Beveloidverzahnungen mit lokal angepassten Verzahnungsdaten entlang der Zahnbreite.
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Herleitung einer analytischen Optimierungsmethode für Beveloidräder durch lokale Anpassung der Verzahnungsdaten
(2020) Marino, Daniel; Bachmann, Matthias; Binz, Hansgeorg
Bei schneidend oder windschief angeordneter An- und Abtriebswelle (kleine Achswinkel bis 30°) bieten Beveloidverzahnungen, auch konische Verzahnungen genannt, eine Möglichkeit, Bauraum und Gewicht einzusparen. Aufgrund der zueinander geneigten Grundzylinder liegt jedoch keine gemeinsame Eingriffsebene vor, weshalb Beveloidradpaarungen im Allgemeinen nur punktförmig an einer Breitenposition der Zahnflanke abwälzen. Dieser punktförmige Kontakt führt bei nicht modifizierten Beveloidradpaarungen zu hohen lokalen Flankenpressungen. Um wie bei Zylinderrädern einen konjugierten, linienartigen Eingriff zu erzielen, sind bei Beveloidrädern derzeit komplexe, iterative Modifikationen der Flankenfeingeometrie notwendig. Daher wird in diesem Bericht ein analytischer Ansatz hergeleitet, der eine Bestimmung der modifizierten Flankenfeingeometrie für Beveloidräder in beliebiger Achslage ermöglicht. Grundlage dieses Optimierungsansatzes ist die stirnschnittweise Anpassung der Verzahnungsdaten, sodass ein konjugierter Eingriff erzielt wird. Erste Untersuchungen zeigen, dass eine zusätzliche tangentiale Modifikation die korrekte Position der Stirnschnitte entlang der Zahnbreite gewährleistet. Hierzu wird ein analytischer Ansatz basierend auf dem Verzahnungsgesetz verwendet, welcher die evolventische Zahnform im Stirnschnitt nicht verändert. Die Wirksamkeit der Modifikation wird mit lastfreien Kontaktsimulationen für drei exemplarisch modifizierte Beveloidradpaarungen gezeigt. Das Tragbild ist wie beim konjugierten Eingriff voll ausgebildet und der Drehfehler ist vergleichbar gering zu nicht modifizierten Beveloidrädern.
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Hybride Intelligente Konstruktionselemente (HIKE) - Abschlusskolloquium der DFG-Forschergruppe 981 : Stuttgart, 10.11.2015
(Stuttgart : Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design, 2016) Binz, Hansgeorg
Die Forschergruppe hat die Ergebnisse der zweiten Förderperiode anlässlich eines Abschlusskolloquiums am 10.11.2015 in der Universität Stuttgart vor Gästen aus Industrie und Wissenschaft präsentiert. Dabei wurden die Ergebnisse der Teilprojekte in Vorträgen präsentiert, Prototypen in Form von kleineren Funktionsmustern vorgestellt sowie das Zusammenwirken der HIKE im Gesamtdemonstrator „Schalentragwerk“ vorgeführt. Der vorliegende Sammelband enthält jeweils kurze Zusammenfassungen der Teilprojekte, in denen die Ziele, das Vorgehen und die wesentlichen Ergebnisse vorgestellt werden, sowie die Präsentationsfolien der einzelnen Teilprojektvorträge samt einer Einleitung und Zusammenfassung des Sprechers der Forschergruppe.
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Implementation of a design guideline for aluminum foam sandwich based on industrial demands
(2023) Hommel, Patrick; Roth, Daniel; Binz, Hansgeorg; Kreimeyer, Matthias
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Integration of LCA in the planning phases of adaptive buildings
(2019) Schlegl, Friederike; Honold, Clemens; Leistner, Sophia; Albrecht, Stefan; Roth, Daniel; Haase, Walter; Leistner, Philip; Binz, Hansgeorg; Sobek, Werner
The high consumption of resources in the building industry requires a significant reduction of material in buildings and consequently a reduction of emissions over all phases of the life cycle. This is the aim of the Collaborative Research Centre 1244 Adaptive Skins and Structures for the Built Environment of Tomorrow, funded by the German Research Foundation (DFG), which addresses research on the development and integration of adaptive systems in building structures and skins. New approaches in building planning are required for the implementation of adaptive buildings. Therefore, a multidisciplinary team from various fields such as architecture, civil and mechanical engineering, and system dynamics is necessary. The environmental impacts of the whole life cycle have to be considered for an integral planning process for adaptive buildings right from the beginning. For the integration of the Life Cycle Assessment (LCA), four temporal and content-related interfaces were identified in the planning process. Inputs and outputs of the LCA were defined for the relevant planning stages in order to enable the greatest possible benefit for the planners and to minimize the environmental impacts as far as possible. The result of the research work is a methodology that can be used in the future to reduce life cycle-related environmental impacts in the planning process of adaptive buildings (ReAdapt).
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Investigation of a large‐scale adaptive concrete beam with integrated fluidic actuators
(2022) Burghardt, Timon; Kelleter, Christian; Bosch, Matthias; Nitzlader, Markus; Bachmann, Matthias; Binz, Hansgeorg; Blandini, Lucio; Sobek, Werner
As the world population keeps growing, so does the demand for new construction. Considering material resources are limited, it will be unfeasible to meet such demand employing conventional construction methods. A new resource‐saving approach is provided by adaptive structures. Using sensors, actuators and control units, structures are enabled to adapt to loads, for example, to compensate for deformations. Since deformations are dominant in the design of bending‐stressed load‐bearing structures, adaptivity enables such structures to be realized using less material and achieving the same load‐bearing capacity in comparison to conventional designs. This article presents a concrete beam of typical building dimensions that compensates deflections by means of integrated fluidic actuators. These actuators offer the possibility of reacting optimally to general loading. The investigation is carried out on an approximately 4‐m‐long beam with integrated hydraulic actuators. To ensure the overall functionality, accurate dimensioning of the beam as well as the hydraulic system is mandatory. Analytical design of the beam and actuation system are carried out for predimensioning. Experimental testing validates the function and demonstrates that the adaptive beam works as predicted. A fully compensation in deflection is possible. Therefore, a significant increase in load‐bearing capacity is possible with the same material input compared to conventional beams.
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An investigation of increased power transmission capabilities of elastic-plastic-designed press-fit connections using a detachable joining device
(2024) Falter, Jan; Herburger, Daniel; Binz, Hansgeorg; Kreimeyer, Matthias
Drive systems are an important part of general mechanical engineering, automotive engineering, and various other fields, with shaft–hub connections being an important part of such systems. Decisive aspects in the development of such systems today are, for example, high transmittable forces and torques, low masses, and the cheapest possible production of components. A possibly threefold increase in the force and torque transmission capacity can be achieved by using press-fit connections with an elastic-plastic design as opposed to regular elastically designed alternatives. An elastic-plastic design of the press-fit connection is achieved by using a large interference. A large transition geometry on the shaft (which replaces the conventional chamfer) is required to join such an interference. The material and space requirements have a negative impact on lightweight applications and limited building spaces. Therefore, the objective of the research presented in this paper is to design and analyze a detachable joining device that substitutes this geometry. A simulation study was conducted to determine the geometry of the joining device that improves the stress state and consequently the force and torque transmission capacity of the connection. Moreover, the influence of manufacturing tolerances of the joining device and the shaft, corresponding risks, and measures to mitigate them are analyzed using finite element analysis. The results show that large transition radii, enabled by using a joining device, lead to a homogenous distribution of plastic strain and pressure in the press-fit connection, even for large interferences ξ and soft hub materials like wrought aluminum alloys. The influence of manufacturing tolerances on the stress state was quantified, leading to design guidelines that minimize the risk of, e.g., the front face collision of a shaft and hub, while maximizing the power transmission of the connection. The results show the capability of a detachable joining device to enable elastic–plastic press–fit connections and the corresponding threefold increase in the force and torque transmission capacity in lightweight applications, resulting from the substitution of the installation space consuming and mass increasing the transition geometry of the shaft.
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Investigation of pressure chambers for integrated fluidic actuators in adaptive slabs
(2024) Bosch, Matthias J.; Nitzlader, Markus; Bachmann, Matthias; Binz, Hansgeorg; Blandini, Lucio; Kreimeyer, Matthias
A high proportion of the CO 2 emissions worldwide are caused by the construction sector or are associated with buildings. Every part of the industry needs to reduce its share of emissions, so the building sector must also do its part. One possible solution for achieving this reduction in the field of load-bearing structures is the use of adaptive structures. This research focuses on adaptive slab structures, which require specific actuators to be integrated into the system. Conventional actuators are not suitable due to the prevailing requirements, namely installation space and performance. For this investigation, the actuator is divided into different functional components. A rough description of the requirements for one component, namely the energy converter, is given. Different concepts are developed, tested, and compared with numerical results. Due to the requirements, the concepts are limited to hydraulics. The authors then present a comparison of different simulation strategies for the energy converter. Overall, this paper provides a new contribution to the design of energy converter concepts for integrated hydraulic actuators in slabs, along with experimental verification of the working principle of the energy converters to meet the requirements. A simplified numerical model is proposed to estimate the behavior of the energy converter during the early design phase.
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Qualitätspakt Lehre - Individualität und Kooperation im Stuttgarter Studium : ausgewählte Ergebnisse aus der zweiten Förderphase
(2021) Binz, Hansgeorg; Meiser, Ursula
Die Universität Stuttgart wurde mit dem Projekt „Qualitätspakt Lehre - Individualität und Kooperation im Stuttgarter Studium“ (QuaLIKiSS) von 2011 - 2020 vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert, um die Qualität der Lehre in verschiedenen Bereichen zu verbessern. Der vorliegende Sammelband enthält Beiträge zu ausgewählten Projekten aus der zweiten Förderphase 2016-2020.
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Studie zur Kooperation und zum Informationsaustausch zwischen Konstruktions- und Erprobungsabteilungen
(2015) Karthaus, Carsten; Binz, Hansgeorg; Roth, Daniel
In diesem Forschungsbericht werden die Ergebnisse einer Studie mit dem Thema Kooperation und Informationsaustausch zwischen Erprobungs- und Konstruktionsabteilungen vorgestellt. Die wesentliche Aussage ist, dass das Wissen aus Erprobungsabteilungen in Teilen der Industrie nicht ausreichend genutzt wird. Die Rückführung von Erprobungswissen in die Produktentwicklung wird dabei anhand von vier Bausteinen des Wissensmanagements analysiert. Diese vier Bausteine sind die Wissenserhebung, die Wissenssicherung, die Wissensverteilung und die Wissensnutzung. In allen vier Bereichen wird der aktuelle Stand der Technik in der industriellen Praxis aufgezeigt. Im Anschluss werden die Potenziale für eine effektivere und effizientere Zusammenarbeit zwischen Erprobungs- und Konstruktionsabteilungen aus Sicht der Teilnehmer und Teilnehmerinnen dargestellt. Die Ursachen und Einflussgrößen auf die Rückführung von Erprobungswissen und die Folgen von ineffektiv genutztem Erprobungswissen sind beschrieben. Die Ergebnisse der Studie zu Einflussfaktoren, Ursachen und Folgen von einem sinkenden Anteil an effektiv genutztem Erprobungswissen sind in einem Referenzmodell zusammengefasst.
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Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2017 : Stuttgart, 29. Juni 2017, Wissenschaftliche Konferenz
(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, 2017) Binz, Hansgeorg; Bertsche, Bernd; Bauer, Wilhelm; Spath, Dieter; Roth, Daniel
Veränderte Anforderungen in internationalen Märkten erfordern hohe Anstrengungen, um Prozesse in Innovation und Produktentwicklung zu optimieren. Das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung (SSP) ermöglicht die Diskussion der an Produktgestaltung und -entwicklung beteiligten Disziplinen aus Industrie und Wissenschaft. Das SSP zeigt, wie erfolgreiche Produkte effizient gestaltet und entwickelt werden. Neueste Forschungsergebnisse zu Methoden, Strategien und Werkzeugen werden vorgestellt, um Prozesse zu verbessern und die Digitalisierung zu unterstützen. Mit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, veranstaltet das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 28. und 29. Juni 2017 fand das SSP bereits zum vierten Mal im Zentrum für Virtuelles Engineering des Fraunhofer IAO statt, nachdem die Symposien 2011, 2013 und 2015 mit jeweils über 200 Besuchern aus Wissenschaft und Wirtschaft großen Zuspruch gefunden hatten. Am Forumstag stand wie immer die Industrie im Fokus, am zweiten Tag die wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2017 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Altersgerechte Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung • Industrie 4.0/Cyber-Physical Products • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Innovations- und Technologiemanagement • Digital Engineering • Lean Development. Eingereicht wurden Beiträge zu Methoden, Strategien und Verfahren, die es ermöglichen, Produktentwicklungsprozesse zu vernetzen, digitale Werkzeuge zu integrieren und die Potenziale neuer Technologien und Werkstoffe optimal auszuschöpfen.
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Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2019 : Stuttgart, 16. Mai 2019, Wissenschaftliche Konferenz
(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, 2019) Binz, Hansgeorg; Bertsche, Bernd; Bauer, Wilhelm; Riedel, Oliver; Spath, Dieter; Roth, Daniel
Mit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, organisiert der Verein zur Förderung produktionstechnischer Forschung e.V., das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 15. und 16. Mai 2019 findet das SSP zum fünften Mal im Zentrum für Virtuelles Engineering des Fraunhofer IAO statt. Am Forumstag steht die industrielle Anwendung im Fokus, am zweiten Tag die wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2019 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Agile Produktentwicklung • Bionische Produktentwicklung / Biologisierung • Digital Engineering • Geschäftsmodelle moderner Produktentwicklung • Industrie 4.0 / Cyber-Physical Products • Innovations- und Technologiemanagement • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung In den drei Tracks mit je drei Sessions werden 27 Beiträge präsentiert. Der Abstract der Keynote sowie die 27 Volltexte sind mit deutschen und englischen Abstracts sind in diesem Band zusammengefasst.
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Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2021 : Stuttgart, 20. Mai 2021, Wissenschaftliche Konferenz
(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, 2021) Binz, Hansgeorg; Bertsche, Bernd; Spath, Dieter; Roth, Daniel
Mit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, organisiert der Verein zur Förderung produktionstechnischer Forschung e.V. und das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 20. Mai 2021 findet das SSP zum sechsten Mal statt, diesmal als digitale wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2021 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Adaptive Bedienung für automatisiertes Fahren • Advanced Systems Engineering / Model-Based Systems Engineering • Agile Produktentwicklung • Design-Technik-Konvergenz • Digital Engineering • Innovations- und Technologiemanagement • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung Im Plenum und vier Tracks mit jeweils drei Sessions werden 46 Beiträge präsentiert. Der Abstract der Keynote sowie die 45 Volltexte mit deutschen und englischen Abstracts sind in diesem Band zusammengefasst.
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Untersuchung von konischen Stirnrädern mit dem Scheibenmodell
(2012) Beck, Matthias; Binz, Hansgeorg; Bachmann, Matthias
In diesem Bericht wird eine Methode vorgestellt, mit der es möglich ist, die tragende Breite unter Last, die Restklaffung und das Tragbild sowie die Lastverteilungs- und Fuß-Nennspannungsverläufe einer Beveloidradstufe in kreuzender Achslage analytisch zu bestimmen. Unkorrigierte Beveloidräder weisen aufgrund ihrer geometrischen Form in kreuzender Achslage eine punktförmige Berührung auf. Es entsteht örtliches Tragen mit ungleicher Lastverteilung über der Zahnbreite, was zum teilweisen Klaffen unter Last führen kann. Zur gezielten Optimierung der Verzahnung unter Berücksichtigung der Last ist derzeit der Einsatz von FE-Methoden notwendig. Sie bedingen lange Rechenzeiten. Das vorgestellte Verfahren bestimmt, ausgehend von den Verzahnungshauptdaten, analytisch die Lastverteilung und die tragenden Bereiche der Verzahnung. Dazu wird ein Scheibenmodell angewandt, mit dem die Verzahnung über der Breite mit Zylinderradscheiben diskretisiert und jeder Scheibe individuelle Geometrien und Eigenschaften zugewiesen werden. Die Methode wurde auf Zylinderräder angewandt und die Ergebnisse der Lastverteilung und Fuß-Nennspannung den Berechnungsansätzen aus DIN 3990 gegenübergestellt. Dabei ergaben sich nur geringe Abweichungen. Bei der Anwendung auf Beveloidräder wurden die Ergebnisse mit strukturmechanischen FE-Analysen der Verzahnungen verglichen. Es zeigten sich für kleine Profilverschiebungswinkel bis etwa 4° und hohe Lasten sehr gute Übereinstimmungen. Mit dem vorgestellten Scheibenmodell können bei der Verzahnungsauslegung von Beveloidrädern nun wesentliche Kennwerte analytisch ermittelt werden, um eine gezielte Optimierung der Auslegungen zu erleichtern und zeitaufwändige numerische Simulationen in Parameterstudien zu verkürzen.