07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik

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    Digital factory transformation from a servitization perspective : fields of action for developing internal smart services
    (2023) Neuhüttler, Jens; Feike, Maximilian; Kutz, Janika; Blümel, Christian; Bienzeisler, Bernd
    In recent years, a complex set of dynamic developments driven by both the economy and the emergence of digital technologies has put pressure on manufacturing companies to adapt. The concept of servitization, i.e., the shift from a product-centric to a service-centric value creation logic, can help manufacturing companies stabilize their business in such volatile times. Existing academic literature investigates the potential and challenges of servitization and the associated development of data-based services, so-called smart services, with a view to external market performance. However, with the increasing use of digital technologies in manufacturing and the development of internal smart services based on them, we argue that the existing insights on external servitization are also of interest for internal transformation. In this paper, we identify key findings from service literature, apply them to digital factory transformation, and structure them into six fields of action along the dimensions of people, technology, and organization. As a result, recommendations for designing digital factory transformation in manufacturing companies are derived from the perspective of servitization and developing internal smart services.
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    Automatische Applikation modellbasierter Diesel-Luftsystem-Funktionen in Motorsteuergeräten
    (2020) Xie, Yijiang; Kistner, Arnold (Prof. Dr.-Ing.)
    The continuous development of diesel engines for meeting the legal and functional requirements, e.g. reducing emissions and fuel consumption while taking drivability into account, has led to a significant increase in the number of sensors and actuators required for the engine. For the diesel-air system it means to introduce a turbocharger, a system for exhaust gas recirculation (EGR), an exhaust gas aftertreatment system, a variable valve control, etc. In order to control such an increasingly complex system in diesel engines, ECU-functions are developed by means of a model-based approach. The success of a model-based development methodology is based on a precise and e cient modeling of the relevant engine behavior. Because of the limited computing power of an ECU, a combination of physical models and so-called calibration parameters is usually preferred for engine modeling. The calibration parameters can be scalar or one or two-dimensional empirical models and usual ly have to be determined (calibrated) by experiments on an engine test bench. Typical examples for such calibration parameters are lookup-tables for modeling the cylinder charge (volumetric e ciency) and the e ective area of the EGR valve. In this thesis a procedure is proposed which is able to calibrate the ECU functions for stationary relationships, e.g. in the diesel-air system, automatically and with as little measurement e ort as possible in terms of the number of measurement points. The algorithm runs within the framework of sequential experimental planning, in which Gaussian models with non-stationary covariance functions are used to approximate the relations of interest. For adaptive experimental planning an active sampling strategy is developed based on the concept of mutual information and optimal system inputs (engine speed, fuel quantity, air actuators, etc.) and which determines the resulting operating points, with respect to the input space coverage, the inhomogeneous properties of the relations, the uncertainty of the estimated calibration parameters and the feasibility of the operating points. The method is able to predict the stationary engine behavior, which results from the selected system inputs, by means of the physical structure of the air system and the data-based models of the calibration parameters. On this basis the uncertainties of the application parameters are estimated using extended Kalman filters. The feasibility of the operating point is checked by comparing the predicted system behavior with the engine limits. For validation the developed algorithm was implemented on an engine test bench to calibrate the air system of a diesel engine equipped with high and low pressure EGR, a variable geometry turbocharger and variable valve timing. As a result, using the presented approach, using as little as approx. 130 measurement points is enough to obtain a comparable application quality to that achieved by conventional methods with more than 800 measurement points.
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    Die Kornstruktur und der Heißrisswiderstand von Laserstrahlschweißnähten in Aluminiumlegierungen
    (München : utzverlag, 2020) Hagenlocher, Christian; Graf, Thomas (Prof. Dr. phil. nat.)
    Die Kornstruktur einer Schweißnaht beeinflusst ihren Widerstand gegen die Bildung von Nahtmittenheißrissen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der übergreifende Zusammenhang zwischen Schweißparameter, Kornstruktur und Heißrisswiderstand beim Laserstrahlschweißen durch analytische Gleichungen beschrieben und das resultierende Modell experimentell validiert.
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    Farbkodierte objektangepasste Streifenprojektion für die schnelle 2D- und 3D-Qualitätsprüfung
    (2002) Haist, Tobias; Tiziani, Hans J.
    Die Kontrolle von Werkstücken hinsichtlich ihrer dreidimensionalen Geometrie und ihrer Oberflächencharakteristik ist von entscheidender Bedeutung für die automatisierte industrielle Produktion. Vorgestellt wird ein schnelles und robustes Einzelbildverfahren das es gestattet, gleichzeitig die Topographie zu kontrollieren und ein Videobild des Werkstückes zu generieren. Hierzu wird eine objektangepasste Streifenprojektion mit einer farbkodierten Maske verwendet. Zur Detektion können preiswerte Einzelchip Farbkameras zum Einsatz kommen. Das Verfahren erzielt eine vergleichsweise gute 3D-Auflösung von 1/4000 bei einer hohen lateralen 2D- und 3D-Auflösung und ist weitgehend unempfindlich gegen lokale Verschmutzungen und Variation der Beleuchtung.
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    Beitrag zur Untersuchung von hochfesten synthetischen Faserseilen unter hochdynamischer Beanspruchung
    (Stuttgart : Institut für Fördertechnik und Logistik (IFT) der Universität Stuttgart, 2017) Wehr, Martin; Wehking, Karl-Heinz (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c.)
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    Geometrieanalyse und menschzentrierte Untersuchung zur markenspezifischen Formgebung von Produkten mit unterschiedlicher Aufbaugestalt
    (Stuttgart : Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design, 2023) Fischer, Matthias Sebastian; Maier, Thomas (Prof. Dr.-Ing.)
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    Depth from axial differential perspective
    (2022) Faulhaber, Andreas; Krächan, Clara; Haist, Tobias
    We introduce an imaging-based passive on-axis technique for measuring the distance of individual objects in complex scenes. Two axially separated pupil positions acquire images (can be realized simultaneously or sequentially). Based on the difference in magnification for objects within the images, the distance to the objects can be inferred. The method avoids some of the disadvantages of passive triangulation sensors (e.g., correspondence, shadowing), is easy to implement and offers high lateral resolution. Due to the principle of operation it is especially suited for applications requiring only low to medium axial resolution. Theoretical findings, as well as follow-up experimental measurements, show obtainable resolutions in the range of few centimeters for distances of up to several meters.
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    Injection compression molded microlens arrays for hyperspectral imaging
    (2018) Röder, Marcel; Drexler, Marc; Rothermel, Thilo; Meissner, Thomas; Guenther, Thomas; Zimmermann, André
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    Präzise Fahrzeugpositionierung durch Entzerrung der gepulsten magnetischen Flussdichteverteilung einer Ladespule
    (2017) Martinovic, Dean; Reuss, Hans-Christian (Prof. Dr.-Ing.)
    Elektrofahrzeuge werden in Zukunft nicht mehr per Kabel, sondern mittels induktiver Ladesysteme mit Strom versorgt. Um eine hohe Ladeleistung sicher übertragen zu können, müssen die Spulen hinreichend genau übereinander positioniert werden, was für den Fahrer eine kaum lösbare Aufgabe darstellt. Das allgemeine Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, eine neue Methode zu untersuchen, die ein gepulstes Magnetfeld der Ladespule zu dessen Ortung nutzt. Hierbei wird das magnetische Pulssignal durch den ferromagnetischen Unterboden des Elektrofahrzeugs verzerrt. Dieser verändert die Pulsamplitude entsprechend einer unbekannten Abbildung, ohne deren Kenntnis eine präzise und eindeutige Positionierung nicht möglich ist. Die Herausforderung der vorliegenden Arbeit ist daher die Bestimmung dieser Abbildung samt ihrer Eigenschaften und Abhängigkeiten. Theoretische Untersuchungen zeigen, dass die Abbildung allgemein vom nicht-deterministischen magnetischen Zustand des Unterbodenmaterials abhängt und dessen messtechnische Erfassung kaum möglich ist. Im weiteren Verlauf der Untersuchungen wird jedoch hergeleitet, dass die Ladespule, das Elektrofahrzeug und die umgebende Atmosphäre zusammen einen magnetischen Kreis bilden, der aufgrund der sehr hohen Reluktanz der Atmosphäre linear ist. Änderungen des magnetischen Zustands haben folglich keinen Einfluss auf die Abbildung. Diese ist somit reproduzierbar und kann messtechnisch einfach erfasst werden. Die These wird für unterschiedliche magnetische Zustände experimentell nachgewiesen. Basierend auf den Forschungsergebnissen wird ein vollständiger Prototyp entwickelt und in ein Versuchsfahrzeug integriert. Das Gesamtsystem wird anschließend erfolgreich getestet. Die gefundenen Ergebnisse zeigen, dass mittels gepulster magnetischer Felder eine universelle, kostengünstige, sichere und präzise Positionierung von Elektrofahrzeugen möglich ist. Dies unterstreicht das Potential des neuen, komfortablen Positionierungsverfahrens eine Schlüsseltechnologie für die Elektromobilität zu werden.