Browsing by Author "Wehking, Karl-Heinz (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)"

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Open Access
Neuartige Logistikkonzepte für eine flexible Automobilproduktion ohne Band
(Stuttgart : Institut für Fördertechnik und Logistik der Universität Stuttgart, 2018) Popp, Julian; Wehking, Karl-Heinz (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)
In dieser Arbeit werden neuartige Logistikkonzepte für die Automobilproduktion im Premiumsegment entwickelt und präsentiert. Im Vorfeld werden die Herausforderungen der heutigen deutschen Premiumhersteller von Automobilen beleuchtet und in Bezug auf die logistischen Auswirkungen analysiert. Darauf aufbauend werden neuartige Produktionskonzepte erarbeitet, die Ansätze für die Herausforderungen der Premiumhersteller liefern können. Auf Grundlage dieser neuartigen Produktionskonzepte und den Erkenntnissen von Expertenbefragungen und Ist-Aufnahmen in Produktionswerken und Logistikzentren werden im Rahmen dieser Arbeit neue Logistikkonzepte für den Fluß des Produktionsmaterials entwickelt, die zur Lösung der aktuellen Herausforderungen der Premiumhersteller genutzt werden können. Das Ergebnis sind 10 neue Konzepte, die über Nutzwertanalyse und Bewertung in Bezug auf Wandlungsbefähiger in eine Rangfolge gebracht werden. Die drei besten Konzepte werden für die weitere Detaillierung ausgewählt. Dies sind das Riegelkonzept, das Warenkorb- und das Einzel-FTF-Konzept. Bevor in Simulationsstudien eine Untersuchung dieser drei Konzepte stattfindet, werden die für eine Umsetzung der neuartigen Konzepte notwendigen Betriebsmittel präsentiert. Abschließend werden die neuartigen Logistikkonzepte, unter Verwendung von Originaldaten, in drei Simulationsstudien untersucht und in Bezug auf Ihre Umsetzbarkeit geprüft. Während die erste Studie die Situation in einer Türenvormontage simuliert, hat die zweite Studie eine Endmontage mit Fließband im Fokus. Die dritte Studie nutzt das Modell einer Produktion im Matrixlayout. Der Beweis der Umsetzbarkeit der Konzepte kann in den Simulationsläufen durch das Erreichen der geplanten Produktionsmenge in vier unterschiedlichen Szenarien gezeigt werden. Gleichzeitig wird in den Simulationsläufen die jeweils notwendige Anzahl an logistischen Betriebsmitteln bestimmt. Das abschließende Ergebnis der drei Simulationsstudien ist der Beweis für die Funktionalität der neuartigen Konzepte, teilweise unter Verwendung des Gitterbox-Konzepts für groß- volumige Bauteile.
Open Access
Parameterstudie der Kontaktspannungen in zugbelasteten Drahtseilen basierend auf der Finite-Elemente-Methode
(2015) Weis, Jens Christian; Wehking, Karl-Heinz (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)
Unabhängig von ihren Eigenschaften unterliegen Drahtseile im Betrieb meist dynamischen Belastungen, die bedingt durch die wendelförmige Struktur der Drähte und Litzen zu sehr komplexen Spannungsverteilungen im Seilinneren führen. Besonders nachteilig im Hinblick auf eine lange Betriebsdauer wirken sich darunter vor allem die Berührspannungen zwischen den einzelnen Drähten aus. Die betriebs- bzw. lebensdauerbeeinträchtigenden Einflüsse dieser auch als Kontaktspannung bezeichneten Beanspruchung sind hinlänglich bekannt, ebenso wie die Tatsache, dass deren Intensität durch die Veränderung bestimmter Seilkonstruktionsparameter verringert werden kann. Trotz ihrer Bedeutung wird die Kontaktspannung bei der Drahtseildimensionierung bisher jedoch quantitativ nicht gezielt berücksichtigt. Der wesentliche Grund für diese Vernachlässigung besteht darin, dass die Methoden für die Bestimmung von Kontaktbeanspruchungen durch die konstruktionstypischen Merkmale von Drahtseilen sehr eingeschränkt sind: Zum Einen wird das Einbringen einer Messtechnik durch die lagenweise Struktur und die helixförmig miteinander verseilten Komponenten erschwert. Zum Anderen können mathematisch-analytische Ansätze die ausschließlich lokal auftretenden Kontaktspannungsmaxima in den Drahtrandzonen aufgrund der komplexen Ansatzbeschreibung nur unzureichend berücksichtigen. Die einzige präzise und realistische Möglichkeit, neben qualitativen auch quantitative Resultate an den Drahtkontaktpunkten im Seilinneren zu erhalten, ist die computergestützte Berechnung der Spannungen mit Hilfe der Methode der finiten Elemente (FEM). In dieser Arbeit werden daher erstmals verschiedene Seilkonstruktionen auf die Verteilung und Höhe der Kontaktspannungen hin numerisch mit der Finite-Elemente-Methode untersucht und einander gegenübergestellt. Basierend auf Messungen an realen Seilen werden hierfür vollständig dreidimensionale Seilmodelle abgebildet. Durch Vernetzungsstudien wird eine geeignete Diskretisierung bestimmt und für real ermittelte Werkstoffdaten wird schließlich eine axial wirkende Zugbelastung simuliert. Als Ergebnis werden die Spannungsverläufe über die Draht- und Seilquerschnitte dargestellt und ausgewertet. Da eine Verifikation der Simulationsergebnisse aufgrund der erwähnten Einschränkungen nicht unmittelbar möglich ist, erfolgt ersatzweise eine umfangreiche Betrachtung unter anderem über Analogieexperimente sowie über analytische Berechnungsansätze für den linear-elastischen Werkstoffbereich. Zudem wird eine neu entwickelte Verifikationsmethode eruiert, bei der die Deformationen im Kontaktbereich am realen Seil und am Simulationsmodell vermessen und gegenübergestellt werden. Um die Basis für eine Beschreibung des Zusammenhangs zwischen der Seillebensdauer und den Kontaktspannungen herzustellen werden anschließend bestimmte geometrische Parameter wie bspw. der Schlagwinkel systematisch verändert. Aus den gewonnenen Berechnungsergebnissen werden die maximalen Spannungen im Seilinneren extrahiert und in Oberflächendiagrammen zusammengefasst. In Anlehnung an die gängigen Theorien der Festigkeitslehre ist das Ziel, auf Basis der aus der Simulation ermittelten Spannungskonzentrationen eine ingenieursmäßige Bewertung zwischen verschiedenen Parameterkonstellationen vorzunehmen. Die mittels Parametervariation festgestellte Erhöhung oder Reduzierung der Drahtkontaktspannung erlaubt schließlich eine Aussage über eine verringerte oder gesteigerte Seillebensdauerwahrscheinlichkeit. Die Oberflächendiagramme ermöglichen somit die Ableitung eines allgemeinen oder ggf. auch anwendungsspezifischen Optimierungspotenzials der betrachteten Seilkonstruktion. Die gewonnenen Erkenntnisse und die zugrundeliegende, eigens entwickelte Programmierung der Seilmodelle werden abschließend in einer allgemeinen Vorgehensweise auf Basis der eingesetzten Softwarewerkzeuge zusammengefasst. Die verallgemeinerte und in ihrer Anwendung vereinfachte Vorgehensweise ermöglicht es, Drahtseile unter Zugbelastung zu simulieren und auf deren Beanspruchung hin praxisbezogen zu analysieren. Durch die parametrische Konzeption soll eine einfache Übertragung der FEM-Analyse auf eine Vielzahl an weiteren, gängigen Seilkonstruktionen ermöglicht werden.
Open Access
Zur Abschätzung der Lebensdauer von laufenden hochmodularen Faserseilen
(Stuttgart : Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart, 2017) Novak, Gregor; Wehking, Karl-Heinz (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c.)
Die vorliegende Forschungsarbeit untersucht die Lebensdauer laufender hochmodularer Faserseile. Hierzu gehört das Aufstellen einer Abschätzungsmethode um eine statistisch relevante Aussage über die Lebensdauer eines hochmodularen Faserseiles beim Lauf über Seilscheiben zu treffen und die Untersuchung der Faktoren, die die Lebensdauer dieser laufenden hochmodularen Faserseile beeinflussen. Weiter wird eine neuartige Spulvorrichtung für laufende hochmodulare Faserseile vorgestellt, die einer durch Schrägzug oder Höhenspannung hervorgerufenen Verdrehung entgegenwirkt und eine Erhöhung der Seillebensdauer ermöglicht.