07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access Methodik zur fähigkeitsbasierten Planung modularer Montagesysteme(2011) Kluge, Stefan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Turbulente, globale Märkte erfordern von Produktionsunternehmen zur Sicherung wirtschaft-licher Erfolge wandlungsfähige Produktionsstrukturen. Modulare Montagesysteme stellen hierzu eine Lösungsmöglichkeit dar. Spezifische Eigenschaften modularer Systeme werden in bisherigen Montageplanungssystematiken jedoch nicht ausreichend betrachtet. Eine verbesserte Planungsmethodik hat Aspekte wie die Betrachtung von zukünftigen Marktentwicklungen, die standardisierte Beschreibung von Ressourcen und Prozessen sowie die Verlagerung von Planungsaufgaben auf den Anlagenhersteller zu berücksichtigen. Auf dieser Grundlage wurde eine Methodik zur fähigkeitsbasierten Planung modularer Mon-tagesysteme für Anlagenhersteller entwickelt. Dabei wurde in der ersten Teillösung zur Be-rücksichtigung zukünftiger Entwicklungen die Szenariotechnik an die Erfordernisse der Grobplanung der Montageplanung angepasst. Die zweite Teillösung ist eine generische Beschreibungsmethode, welche auf einem Fähigkeitsmodell basiert. Die generische Beschreibungsmethode dient im Wesentlichen der dritten Teillösung, der Alternativengenerierung. Die letzte, in einem Tabellenkalkulationsprogramm umgesetzte Teillösung in Form einer systematischen, szenariobasierten, mehrdimensionalen Bewertung nutzt durch ihre spezifische Struktur die im jeweiligen Planungsfall entwickelten Szenarien für Analyse, Bewertung und Auswahl der Lösungsmöglichkeiten. Neben der Struktur stellt vor allem die umfangreiche Kostenbetrachtung über den Lebenszyklus des sich durch verschiedene Ausbaustufen verändern den Montagesystems einen Schwerpunkt der Bewertungssystematik dar. Zum Nachweis der Anwendbarkeit und Funktionsfähigkeit wurde die neu entwickelte Metho-dik als rechnergestützter Prototyp realisiert. Die Anwendung erfolgte in der Lernfabrik aIE auf Basis des im TFB 59 entwickelten, virtuellen Unternehmens EMARTi AG.Item Open Access Bewertung von Flexibilitätsstrategien für die Endmontage in der Automobilindustrie(2008) Roscher, Jörg; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Zur wirtschaftlichen Reaktion auf neue Produkte und Nachfrageschwankungen hat die strategische Montageplanung das Ziel, optimale Flexibilitätsstrategien für die Produktion umzusetzen. Dabei stellt sich grundsätzlich die Frage, in welche Flexibilität an einem Standort investiert werden soll. Abhängig ist die Wahl vor allem von den zu fertigenden Produkten. Lassen sich verschiedene Produkte effizient auf einer Linie fertigen, so können produktflexible Anlagen dauerhaft gut ausgelastet werden. Unterscheiden sich die Produkte zu stark, so ist die Produktion auf spezifischen Ein-Produkt-Linien, so genannten Solitärlinien, zweckmäßig. Das Abfangen von Nachfrageschwankungen kann dann über eine Volumenflexibilität erfolgen. Die Wahl der Flexibilitätsstrategie ist jedoch nicht nur abhängig vom zukünftigen Produktportfolio. Einfluss hat zusätzlich die standortspezifische Kostenstruktur und Personalflexibilität. In die Kostenbewertung von Flexibilitätsstrategien gehen auf der einen Seite die Investitionen für die Systemflexibilität ein. Auf der anderen Seite muss der im Produktionsbetrieb auftretende Flexibilitätsnutzen bewertet werden. Während die Investitionen in der Regel einfach abzuleiten sind, gestaltet sich die Vorhersage des Flexibilitätsnutzens schwieriger. Die Schwierigkeit liegt darin, dass die implementierte Flexibilität als ein Potenzial anzusehen ist, das die Reaktionsfähigkeit im Produktionsbetrieb steigert. Sie wird nur genutzt, wenn ein Flexibilitätsbedarf besteht. Welche Flexibilität mit welcher Ausprägung verwendet wird und welche Kosten dabei entstehen, hängt von einer Vielzahl technischer und arbeitsorganisatorischer Randbedingungen ab. Um dennoch eine Vorhersage der zeitdynamischen Flexibilitätsnutzung und ihrer Kosten zu ermöglichen, sind neue Planungshilfsmittel erforderlich. Dafür bietet sich das Konzept der hierarchischen Planung an: Nachdem funktionale Zusammenhänge zwischen den Reaktionsmöglichkeiten im Montagebetrieb und den daraus resultierenden Montagebetriebskosten existieren, kann die Antizipation des Montagebetriebs auf Basis einer mathematischen Optimierung durchgeführt werden. Sie erlaubt eine Vorhersage des zukünftigen Entscheidungsverhaltens bei der Flexibilitätsnutzung. Voraussetzung ist eine ausreichend detaillierte Betriebskostenstruktur und die Berücksichtigung betrieblicher Lerneffekte. Zu diesem Zweck werden im Rahmen der Arbeit drei Kernelemente konzipiert und umgesetzt: Das Montage-, das Lernkurven- und das Optimierungsmodell. Das Montagemodell ermöglicht bei spezifischen produkt- und standortspezifischen Eingangsgrößen und für ein gegebenes Entscheidungsverhalten im Produktionsbetrieb die Ableitung der Betriebskosten. Das Modell basiert auf analytischen Zusammenhängen und integriert neben einer Kapazitätsrechnung eine Arbeitskräftebedarfs- und Kostenrechnung. Das Lernkurvenmodell beschreibt zukünftige betriebliche Lerneffekte nach Anläufen und Anpassungsmaßnahmen. Das Modell basiert auf mengentheoretischen Überlegungen, die Lernkurveneffekte über der kumulierten Anzahl durchgeführter ähnlicher Arbeitsvorgänge aufzeigen. Dabei wirkt das Lernkurvenmodell nicht nur auf Einzellinien, sonder anteilig auch linienübergreifend. Das Optimierungsmodell schließlich basiert auf der dynamischen Programmierung und prognostiziert das Entscheidungsverhalten bei der Flexibilitätsnutzung im Produktionsbetrieb. Als Entscheidungsvariablen werden die Instrumente der operativen Montageplanung integriert betrachtet. Dies umfasst sowohl die technische Flexibilität des Systems als auch die Personalflexibilität des Standorts. Beispielsweise werden Taktzeiten, Einstellungen befristeter und unbefristeter Arbeitskräfte, Schichtmodelle und das Produktionsprogramm über der Zeit optimiert. Das kostenoptimale Ergebnis zeigt auf, zu welchen Personal- und Anpassungskosten das Produktionsprogramm bei gegebener implementierter Flexibilität zukünftig produziert werden kann. Die entwickelten Methoden wurden im Rahmen der Dissertation in einem Planungswerkzeug umgesetzt. Der Lifecycle Adaptation Planner (LAP) führt zu einer höheren Transparenz der Auswirkungen von strategischen Investitionsmaßnahmen auf die Montagebetriebskosten und erlaubt damit eine Optimierung der Flexibilitätsstrategie. Im Anwendungsfall der Arbeit weist der LAP das Potenzial produktflexibler Montagelinien für innovative Kompaktklassefahrzeuge aus. Mit dieser Arbeit ist ein weiterer Schritt zur Planung flexibler Montagesysteme gemacht worden. Jedoch müssen weitere Schritte folgen. Dabei kann die Nutzung mathematischer Verfahren dazu beitragen, dass die Automobilindustrie ihre Auslastung, Lieferfähigkeit und Effizienz weiter steigert.Item Open Access Influence of exoskeleton use on Cardiac Index(2022) Schalk, Marco; Schalk, Ines; Bauernhansl, Thomas; Siegert, Jörg; Schneider, UrsThis study aims to assess the whole-body physiological effects of wearing an exoskeleton during a one-hour standardized work task, utilizing the Cardiac Index (CI) as the target parameter. N = 42 young and healthy subjects with welding experience took part in the study. The standardized and abstracted one-hour workflow consists of simulated welding and grinding in constrained body positions and was completed twice by each subject, with and without an exoskeleton, in a randomized order. The CI was measured by Impedance Cardiography (ICG), an approved medical method. The difference between the averaged baseline measurement and the averaged last 10 min was computed for the conditions with and without an exoskeleton for each subject to result in ∆CIwithout exo and ∆CIwith exo. A significant difference between the conditions with and without an exoskeleton was found, with the reduction in CI when wearing an exoskeleton amounting to 10.51%. This result corresponds to that of previous studies that analyzed whole-body physiological load by means of spiroergometry. These results suggest a strong positive influence of exoskeletons on CI and, therefore, physiological load. At the same time, they also support the hypothesis that ICG is a suitable measurement instrument to assess these effects.Item Open Access Automatisierte Ordnungs- und Kommissionierzelle zur hochflexiblen Bereitstellung von Werkstücken in der Montage(2006) Schmid, Stefan; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Der zunehmende nationale und internationale Wettbewerb und die steigenden Ansprüche der Verbraucher führten in den vergangenen Jahren zu einer Zunahme der Produktvielfalt mit immer kürzeren Produktlebenszyklen bei gleichzeitiger Abnahme der Fertigungslosgrößen. Diese Entwicklung führte dazu, dass der flexibel automatisierten Montage in der Klein- und Mittelserienfertigung eine immer größere Bedeutung zukommt. Bei flexiblen Montageanlagen erfolgt die Bereitstellung von Werkstücken vorwiegend über werkstückspezifisch ausgelegte Zuführeinrichtungen, die in den Montagestationen integriert sind und einen Großteil aller Störungen in Montageanlagen verursachen. Ziel der Arbeit war es, eine unabhängig von den Montageanlagen arbeitende Ordnungs- und Kommissionierzelle zur hochflexiblen Bereitstellung von unterschiedlichsten Werkstücken in Flachmagazinen zu entwickeln. Nach der Ermittlung der wesentlichen Anforderungen und Randbedingungen für die Werkstückbereitstellung an flexiblen Montageanlagen wurden wissenschaftliche Grundlagen und Lösungen für einen Vibrationswendelförderer zum gleichzeitigen Fördern und Sortieren mehrerer unterschiedlicher Werkstücke erarbeitet sowie für flexible Positionier- und Ordnungssysteme ein Verfahren zur werkstückspezifischen Magazinauslegung entwickelt. Für die Beschreibung des Werkstückverhaltens im Magazin-formnest während des Magaziniervorganges wurde ein Berechnungsverfahren erarbeitet, mit dem in einer Rechnersimulation die Grenzwerte für die Geräteeinstellparameter, wie z. B. die maximale Schwingungsamplitude und Magazinneigungswinkel, bestimmt werden konnten. Die konzipierten und prototypisch realisierten Einzelkomponenten wurden anschließend in einer Pilotanlage einer automatisierten Ordnungs- und Kommissionierzelle integriert. Anhand eines repräsentativ ausgewählten Werkstückspektrums wurde der Funktionsablauf der Zelle erprobt und die technische Machbarkeit einer von der Montage entkoppelten, hochflexiblen Bereitstellung von Werkstücken in beliebiger Reihenfolge und Losgröße nachgewiesen.Item Open Access An exploratory analysis of the current status and potential of service-oriented and data-driven business models within the sheet metal working sector : insights from interview-based research in small and medium-sized enterprises(2024) Wirth, Jonas; Schneider, Mirko; Hanselmann, Leon; Fink, Kira; Nebauer, Stephan; Bauernhansl, ThomasResponding to changing value creation processes in the sheet metal working sector, where the complexity and interchangeability of products challenge traditional differentiation strategies, this exploratory analysis examines the integration of service-oriented and data-driven business models as new paths to ensure competitiveness, especially for small and medium-sized enterprises (SMEs). This study aims to capture the current state and challenges associated with the implementation of these business models in this sector. This research was conducted through semi-structured interviews with SMEs in the industry. The findings indicate that service-oriented and data-driven business models are not yet widely adopted and that manufacturing companies require support in their implementation. Fields of action were identified for the industry. These are “Creating awareness and understanding”, “Recognizing added value”, “Increasing company maturity”, and “Understanding the change process”. Cooperation between science and industry is essential in tackling these fields of action to ensure the successful integration of such business models in manufacturing companies. This paper identifies challenges in the fields of action that companies must address through a structured approach, promoting awareness, recognizing value, improving organizational maturity, and understanding the change process to successfully implement service-oriented and data-driven business models.Item Open Access Untersuchung adhäsiver Fügeverfahren zur Herstellung hartmetallbestückter Verbundkreissägeblätter(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2025) Stroka, Michael; Bauernhansl, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Einsatzfähigkeit der Klebtechnik für Verbundkreissägeblätter für die Bearbeitung von Holz(werk)- und Kunststoffen sowie Aluminium zu untersuchen. Durch den Einsatz des wärmearmen Klebens ergibt sich die Möglichkeit, neue Schneidstoffe oder bereits geschliffene und beschichtete Hartmetallzähne anzuwenden. Weiter wird das Stammblatt thermisch weniger beeinflusst, wodurch der Nacharbeitsaufwand reduziert werden kann. Anhand von experimentellen Sägeversuchen werden die mechanischen Anforderungen in Form der Schnittkräfte und damit die resultierende Beanspruchung in der Fügestelle ermittelt. Diese Randbedingungen werden bei der Auswahl möglicher Klebstoffe und Oberflächenbehandlungen berücksichtigt. Durch zerstörende Prüfung geklebter Proben werden die Einflüsse der Klebstoffe und Oberflächenbehandlungen auf die Festigkeit untersucht und geeignete Kombinationen abgeleitet. Die Entwicklung einer Automatisierungstechnik im Labormaßstab führt die Arbeit fort. Eine Betrachtung des technologischen und wirtschaftlichen Potenzials geklebter Ver-bundkreissägeblätter sowie die Erarbeitung eines Optimierungsansatzes zur Spannungsreduzierung in der Klebfuge mittels FE-Methoden schließen die Arbeit ab. Die Versuche haben gezeigt, dass mit Hilfe eines einkomponentigen Epoxidharzklebstoffs und Korund sowie lasergestrahlten Zähnen einsatzfähige Klebverbindungen realisiert werden können, welche sowohl dem Schleifen als auch einem Zerspanversuch standhalten. Durch die entwickelte Automationslösung kann eine hohe Reproduzierbarkeit der Klebfestigkeit erzielt werden. Die FE-Analysen zeigen, dass die Beanspruchung in der Klebung durch angepasste Geometrien der Zahnsitze reduziert werden können. Der Vergleich der Herstellkosten des Fügeprozesses für ein Werkzeug zeigen, dass ein hohes Potenzial für einen wirtschaftlichen Einsatz besteht, wenn die gesamte Prozesskette umgestaltet wird. Dies wird erst durch den Wechsel der Fügetechnologie von Löten auf Kleben ermöglicht.Item Open Access Vorgehensmodell zur Gestaltung internetbasierter Mehrwertdienste für den Maschinen- und Anlagenbau(2010) Graupner, Tom-David; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. e.h. Dr.-Ing. e.h. Dr. h.c. mult.)Der Wettbewerb im Maschinen- und Anlagenbau steht im Zeichen eines Paradigmenwechsels. Die Branche erzielt zwar durch den Verkauf von Investitionsgütern hohe Umsätze; die Gewinne werden jedoch bei vielen durch produktbegleitende Dienstleistungen erzielt. Investitionsgüter mit einem hohen Softwareanteil bieten prinzipbedingt eine gute Plattform für die elektronische Fernerbringung von Dienstleistungen. Internetbasierte Mehrwertdienste können auch über große Distanzen hinweg in die Zielmärkte exportiert werden. Eine Problemstellung in der Gestaltung internetbasierter Mehrwertdienste liegt in den Interdependenzen zwischen einer zu gestaltenden Dienstleistung und der für die Erbringung notwendigen Informationstechnik. Die Spezifikation einer Dienstleistung hat nicht nur Einfluss auf die Informationstechnik, sondern auch umgekehrt muss die Informationstechnik und IT-Sicherheit bei der Konzeption der Dienstleistungen Berücksichtigung finden. Eine Voraussetzung zur Bündelung verschiedener Mehrwertdienste ist deren Interoperabilität. Interoperable Mehrwertdienste für Maschinen und Anlagen stehen allerdings erst am Anfang ihrer Entwicklung. Bisher wurden Mehrwertdienste vorwiegend in Einzelprojekten konzipiert und realisiert. Kundenspezifische Lösungen führten zu einer hohen Variantenvielfalt. Durch den Mangel an geeigneten Vorgehensweisen und Plattformstrategien erfolgte die Dienstleistungsentwicklung häufig ineffizient. Die Folge: hoher Aufwand in der Entwicklung und Wartung, zu lange Umsetzungszeiträume sowie qualitativ und technisch nicht ausgereifte Gesamtsysteme. Im Rahmen der Dissertation wurde eine Vorgehensweise entwickelt, welche alle relevanten Aspekte von der Ideengenerierung bis zur Inbetriebnahme internetbasierter Mehrwertdienste abdeckt. Das erarbeitete Vorgehensmodell erleichtert die Dienstgestaltung, indem es ein integriertes Vorgehen in Bezug auf die Aspekte des Projektmanagements, des Service Engineerings und des Software Engineerings aufweist. Diese Aspekte werden vor dem Hintergrund der technologischen Möglichkeiten und der etablierten Internetstandards in ein Vorgehensmodell überführt. Service Engineering und Software Engineering ergänzen sich dabei und werden unter dem Begriff E-Service Engineering zusammengefasst. Das Vorgehensmodell ist dabei so allgemeingültig formuliert, dass es für eine große Bandbreite internetbasierter Dienstleistungen angewendet werden kann.Item Open Access Entwicklung eines ganzheitlichen Prognosemodells zur Kompensation von Varianzen in Prozessfolgen mittels Support Vektor Maschinen(2007) Decker, Markus; Westkämper, Engelbert (Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Der globale Wettbewerb und eine immer transparentere Marktsituation verlangen heute mehr denn je eine Ausschöpfung aller Potentiale über die gesamte Wertschöpfungskette in der Produktion. Die vorliegende Arbeit hat am Beispiel einer varianzbehafteten Prozessfolge aus dem Rapid Manufacturing gezeigt, dass die ganzheitliche Betrachtung technischer und betriebsorganisatorischer Kenngrößen deutliche Optimierungspotentiale eröffnet. Der Einsatz der Support Vektor Methode ermöglicht diese ganzheitliche Analyse und Bewertung des Ist-Zustands und erlaubt durch die direkte Generierung von Maßnahmen im Hinblick auf anvisierte Zielgrößen die Kompensation von Varianzen. In dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, welche zunächst mittels einer vektoriellen Darstellung ein ganzheitliches Monitoring aller betrachteter Zielgrößen erlaubt um anschließend die so entstandenen Merkmalsräume mit Hilfe eines Ansatzes aus der künstlichen Intelligenz analysieren und klassifizieren zu können. Auf Grund der sehr guten Prognosefähigkeit dieser Support Vektor Methode erlaubt dieser Ansatz eine auf die Ist-Situation angepasste und auf die Gesamtzielgrößen ausgerichtete Generierung von Maßnahmen. Die Entwicklung eines Kostenmodells komplettierte die ganzheitliche Betrachtungsweise. Eine beispielhafte Übertragung auf eine ausgewählte Prozessfolge aus dem Rapid Manufacturing zeigte hierbei die Funktionsweise und diente zur Verifikation.Item Open Access Basic structure and formation mechanism of Ti-Si-N superhard nanocomposite coatings(2009) Liu, Xuejie; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)With the concept of digital factory, a research including experiment, kinetic Monte Carlo simulation, and ab initio calculation has been conducted to investigate the basic structure and the formation mechanism of Ti-Si-N superhard nanocomposite coatings. The experiments of the Ti-Si-N deposition demonstrate that Si addition obviously influences the film microstructure and hardness. But the atomic structure and the formation mechanism of the Ti-Si-N coatings have not been identified by the experiments Two kinetic Monte Carlo (KMC) simulation codes with the lattice model and with the off-lattice model have been developed. In the off-lattice KMC simulation, the dimer method was used to search the saddle points on the potential energy surface (PES), which provided the direct calculation method of activation energy and the relaxation algorithm of adatoms, so that this off-lattice KMC simulation is much closer to the real situation. The ab inito calculations have been performed with VASP code. The basic structure and the formation mechanism of the Ti-Si-N composite coating have been identified. The total energy calculation results show that (a) there is no silicon interstitial solid solution in the TiN crystallite under the thermal equilibrium condition; (b) if a titanium atom or a nitrogen atom is missing in the TiN crystallite, a silicon atom is possible to occupy the vacant site and to form the substitutional solid solution; (c) the basic structure of the Ti-Si-N superhard composite coatings is the TiN crystallites with Si-4N-4Ti and Si-2N-2Ti in the boundaries.Item Open Access New manufacturing and integration methods of CNT-based ionic EAP actuators and their application potential in adaptive building envelopes(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, 2023) Neuhaus, Raphael; Bauernhansl, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)Im Bauwesen kommt leichten und adaptiven Gebäudehüllen eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung des globalen Ressourcenverbrauchs und der damit einhergehenden Emissionen zu. Adaptive Gebäudehüllen benötigen smarte Materialien und intelligente Steuerungssysteme, um ihre bauphysikalischen Eigenschaften wie z.B. ihre Atmungsaktivität als Reaktion auf veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Ionische elektroaktive Polymere (IEAP) besitzen die Fähigkeit zur kontrollierbaren materialintrinsischen Verformung und stellen eine potenzielle Aktortechnologie für solche Anwendungen dar. IEAPs werden oft auch als „künstliche Muskeln“ bezeichnet und sind seit über zwei Jahrzehnten Gegenstand der Erforschung flexibler und nachgiebiger Stellantriebe. Sie reagieren mit teils großen Auslenkungen auf kleine elektrische Spannungen und wurden bereits für Soft-Robotik-Anwendungen und mikrofluidische Systeme vorgeschlagen. Bis heute sind sie jedoch vorwiegend Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen und wurden trotz ihrer interessanten Eigenschaften noch nie für den Einsatz in Gebäuden angepasst. Ihr komplexer Herstellungsprozess, ihre hochentwickelten Materialzusammensetzungen, ihre bislang unzureichenden Leistungsmerkmale und ihre Empfindlichkeit gegenüber Umweltfaktoren standen einer kommerziellen Verbreitung in neuen Anwendungsbereichen bisher entgegen. Als jüngster Vertreter unter den IEAP weisen Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) basierte Polymeraktoren einige vorteilhafte Eigenschaften auf, wie z.B. eine gute Kraftübertragung, Funktionsfähigkeit in Luft, integrierte Sensorfunktionalität, absolute Geräuschlosigkeit und eine vergleichsweise einfache Herstellung. In dieser Arbeit werden kosteneffiziente Materialzusammensetzungen, schnelle und skalierbare Herstellungstechniken und neue Integrationsmethoden für CNT-Aktoren untersucht. Zunächst wurde die Methode der statistischen Versuchsplanung angewendet, um optimierte Materialzusammensetzungen und Dispersionsparameter zu finden, die zur Erzeugung stabiler Nanomaterialdispersionen benötigt werden. Dabei wurden verschiedene Ersatzwerkstoffe eingesetzt, die entweder weniger toxisch oder kostengünstiger als die bisher verwendeten Materialien sind. Insgesamt wurde eine Verkürzung der Dispersionszeiten um bis zu 90% sowie eine Reduzierung der Materialkosten um bis zu 85% ohne größere Einbußen bei der Funktionalität erreicht. In einem zweiten Schritt wurden automatisierbare Druckverfahren wie das mehrlagige Schlitzdüsenbeschichten erfolgreich getestet, wodurch großflächige Elektrodenschichten in deutlich kürzerer Zeit und mit verbesserter Schichtdickenhomogenität hergestellt werden konnten. Des Weiteren wurden neuartige Verfahren für eingebettete elektrische Anschlüsse (Heißpressen), für den Zusammenbau der Aktoren (Kalandrieren) und für eine automatisierbare Aktorverkapselung (Tauchbeschichten) untersucht und teilweise bis zum Technikumsmaßstab weiterentwickelt, so dass sich nun stabile Aktoren mit reproduzierbaren, wenn auch moderaten Leistungseigenschaften herstellen lassen. Zwei experimentelle Demonstratoren wurden entworfen und gebaut, um das Aktor- und Sensorverhalten von CNT-basierten IEAP zu untersuchen, die in eine Stoffmembran integriert sind. Simulationsgestützte Entwurfsansätze umfassten die Evaluierung der Aktuierungskinematik von IEAP-getriebenen Membranöffnungen und Blenden sowie ein Konzept für die Positionierung und Verteilung von Aktoren auf der Membran. Umfangreiche Demonstratortests haben gezeigt, dass eine praktikable und zuverlässige Integration solch komplexer elektrochemischer Aktoren eine Herausforderung bleibt, insbesondere, weil ihre Leistungseigenschaften noch stark von nicht anwendungsbezogenen Faktoren abhängen. Zum Beispiel kann die Diffusion ionischer Flüssigkeiten aus den Aktor-Elektroden in die Leiterbahnen zu unterschiedlichen elektrischen Übergangswiderständen führen, die nur schwer zu kontrollieren sind und somit Unterschiede im Zeitverhalten und in der Lebensdauer der einzelnen Aktoren verursachen können. Die Hauptmotivation für diese Arbeit war es, die allgemeine Praxistauglichkeit von IEAP-Aktoren und -Sensoren voranzutreiben und ihr Potenzial als intelligentes Material für adaptive Gebäudehüllen zu untersuchen und zu veranschaulichen. Somit stellt diese Arbeit den ersten experimentellen Ansatz dar, die IEAP-Technologie in einer gebäudebezogenen Anwendung einzusetzen.