07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access Local laser heat treatment of AlSi10Mg as-built parts produced by Laser Powder Bed Fusion(2024) Kramer, Steffen; Jarwitz, Michael; Schulze, Volker; Zanger, FrederikToday, complex structural components for lightweight applications are frequently manufactured by laser powder bed fusion (PBF-LB), often using aluminum alloys such as AlSi10Mg. However, the application of cyclic load cases can be challenging as PBF-LB produced AlSi10Mg parts typically have low ductility and corresponding brittle failure behavior in the as-built condition. Therefore, this paper presents investigations on the feasibility of a laser heat treatment of PBF-LB produced AlSi10Mg parts to locally increase the ductility and decrease the hardness in critical areas. Potential heat treatment process parameters were derived theoretically based on the temperature fields in the material calculated assuming three-dimensional heat conduction and a moving heat source. PBF-LB produced specimens were then laser heat treated at varying laser power and scan speed. Hardness measurements on metallographic cross sections showed hardness reductions of over 35 % without inducing hydrogen pore growth.Item Open Access Technologie beim Bohren kleinster Durchmesser(1992) Heisel, UweDie sichere Prozeßbeherrschung beim Einlippenbohren mit Durchmessern kleiner 2 mm ist Voraussetzung für eine wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens. Die genaue Kenntnis der Prozeßkenngrößen und deren Abhängigkeiten erlauben eine gezielte Prozeßüberwachung. Es wurde bisher das Durchflußverhalten in Abhängigkeit von Durchmesser, Druck, Temperatur und Geometrie der Kühlschmiermittelkanäle untersucht. Das Ergebnis zeigt einen geringen Viskositätseinfluß, aber eine hohe Querschnittsflächenabhängigkeit des Durchflusses. Weiter wurde an einem Beispiel ein Optimum für die Schnittparameter Schnittgeschwindigkeit und Vorschub unter Berücksichtigung der Spanbildung ermittelt, wodurch der Standweg der Werkzeuge um ca. 400% erhöht werden konnte. Berechnungen der Belastungszustände in den Querschnitten der Bohrerköpfe und -schäfte liefern Anhaltspunkte für eine Optimierung der Bohrergestaltung sowie für Grenzbedingungen, die einen Bruch aussschließen.Item Open Access Function integration in additive manufacturing: a review of approaches(2023) Tüzün, Gregory-Jamie; Roth, Daniel; Kreimeyer, MatthiasItem Open Access Marktakzeptanz bei der Fertigungsflexibilisierung(1988) Heisel, UweFür die Marktakzeptanz flexibler Fertigungssysteme ist es von Bedeutung, die Zielsetzungen der Anwender und die Anforderungen an die Flexibilität zu kennen. Der Autor beschreibt die Entwicklung und Trends sowie die Vorteile, die sich mit standardisierten Systemen ergeben. Mit den Merkmalen flexibler Fertigungssysteme - technisch wie wirtschaftlich - soll deutlich gemacht werden, welche technischen und organisatorischen Voraussetzungen im Betrieb geschaffen werden müssen und welche Risikofaktoren es gibt. Mit dem Konzept der stufenweisen Realisierung und Integration in den Betrieb durch Standardisierung lassen sich die Risiken mindern.Item Open Access Spanende Bearbeitungsverfahren mit neuem Potential(1991) Heisel, UweDie Ziele in der Fertigungstechnik richten sich auf die Reduzierung und Minimierung von Zeit- und Kostenfaktoren sowie auf die Verbesserung der Qualität und Produktivität. Jede diesen Zielen dienende Maßnahme stellt die Nutzung eines Potentials dar. Die Vielfalt der möglichen Maßnahmen, die die Werkzeug- und Betriebsmittelentwicklung, die Verfahrens- und die Maschinenentwicklung betreffen, läßt sich in ein Schema ordnen, das vorgestellt und anhand von Beispielen neuester Entwicklungen erläutert wurde.Neue Anwendungen bekannter Verfahren bei Sonderwerkstoffen, dünnwandigen Werkstücken, extremen Bohrungen, komplexen Geometrien, hohen Genauigkeiten - Kombination bekannter Verfahren zu einem neuen Verfahren bei aufgeweiteten Innenkonturen, mehrachsiger Bearbeitung und hohen Zerspanungsraten - Perspektiven für Substitutionen - Bearbeitungsbeispiele.Item Open Access Schwingungs- und Geräuschoptimierung von Hydropumpen durch Analyse des Schwingungsverhaltens von ihren Gehäusen(1994) Fiebig, Wieslaw; Heisel, UweDie Geräuschoptimierung an hydrostatischen Pumpen wird meist in der Weise durchgeführt, indem man versucht, die Erregung der Pumpe durch optimierte Druckwechselvorgänge in den Umsteuerbereichen soweit wie möglich zu reduzieren. In vielen Fällen führt diese Maßnahme nicht zu befriedigenden Ergebnissen, weil oft Kriterien für die Optimierung der Druckwechselvorgänge fehlen. Eine weitere Reduzierung der Geräuschemission kann dann erreicht werden, wenn die Pumpe selbst in ihrem dynamischen Verhalten optimiert wird. Dazu führt man eine Analyse des Schwingungs- und Übertragungsverhaltens der Pumpe durch, wobei die Anregung, die Übertragung von Schwingungsenergie vom Triebwerk über die Lagerstellen auf das Gehäuse im Zusammenhang betrachtet werden müssen, um schließlich die tatsächlichen Resonanzbereiche festzustellen. Die für den Lärm verantwortlichen Resonanzen der Schwingungen an der Gehäuseoberfläche können dann durch gezielte Änderungen der Gehäusekonstruktion vermieden werden.Im vorliegenden Beitrag wird die Vorgehensweise bei der Analyse des Schwingungs- und Übertragungsverhaltens am· Beispiel einer Außenzahnradpumpe dargestellt. Dabei wird der Schwerpunkt der Ausführungen auf die Probleme gelegt, die bei der Analyse berücksichtigt werden müssen.Item Open Access Wege und Lösungen zur Konstruktionsoptimierung von Maschinen für die Holzbearbeitung(1994) Heisel, UweEine wirtschaftliche Produktion in der Holzbearbeitungsindustrie kann nur durch Neuentwicklungen von Verfahren und Maschinen erreicht werden, die den Belangen und Anforderungen der Anwender für eine konkurrenzfähige Fertigung gerecht werden. Für die Konstruktion, Entwicklung und Optimierung von Holzbearbeitungsmaschinen zählen Modal- und Betriebsschwingungsanalysen neben FEM-Berechnungen zu den gängigen Strukturanalyseverfahren. Durch neue Maschinenkonzepte lassen sich hier die Vorteile von Leichtbaustrukturen sowie durch den Einsatz von Antriebskonzepten mit großer Dynamik als entscheidenden Vorteil für die Holzbearbeitungsindustrie nützen. Nur mit neuen Maschinenkonzepten wird auf lange Zukunft ein Wettbewerbsvorteil zu erzielen sein. Die vorgestellten Maßnahmen zur umweltgerechteren Produktion erweisen sich mit Schwerpunkt auf Energieeinsparungsmaßnahmen in der Holzbearbeitungsindustrie als zukunftsweisendes Konzept.Item Open Access Beitrag zum dynamischen Verhalten von druckgeregelten Flügelzellenpumpen(1992) Fiebig, Wieslaw; Heisel, UweDer vorliegende Beitrag beschreibt die Ergebnisse aus Untersuchungen zu Druckwechselvorgängen und Flügelbewegungen an einer Flügelzellenpumpe. Aus den durchgeführten Untersuchungen folgt, daß die Druckwechselvorgänge mit dem Flügelverhalten eng verbunden sind. Es ist festzustellen, daß das unerwünschte Flügelabheben auf hydraulische Vorgänge und Kräfte zurückzuführen ist. Bei einer zu großen Vorkompression erfolgt das Flügelabheben am Ende des Umsteuerbereichs zwischen Saug- und Druckseite. Über das Ausmaß des Abhebens im Saugbereich entscheiden die Strömungskräfte am Flügelkopf sowie die Reibungskräfte im RotorschIitz und die Dämpfungskräfte im Raum unter dem Flügel. Der Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Untersuchungen zu den Flügelbewegungen läßt, trotz vieler vereinfachender Annahmen, die bei der Erstellung des Schwingungsmodells für einen Flügel gemacht wurden, eine relativ gute Übereinstimmung erkennen. Mit den gewonnenen Erkenntnissen können Maßnahmen abgeleitet werden, die das Abheben der Flügel vom Hubring vermindern sollen. Diese Maßnahmen werden so aufbereitet, daß sie bei der Entwicklung neuer Pumpen gezielt genutzt werden können. Dadurch ist eine Verbesserung des Wirkungsgrads und eine Verminderung der Geräuschabstrahlung von druckgeregelten Flügelzellenpumpen zu erzielen.Item Open Access Modellierung und Berechnung der Eigenschaften von Gleitführungen mit der Finite Elemente Methode(1990) Heisel, Uwe; Chlebus, EdwardBei der Berechnung von Maschinenkomponenten mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode stellt die Modellierung der Kontaktstellen zwischen den einzelnen Maschinenteilen ein Problem dar. Durch die Nichtlinearitäten der Fügestellen konnten bisher bei der Berechnung von Flach-Gleitführungen keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie die nichtlineare Charakteristik der Kontaktzonen mit Hilfe von Stabelementen modelliert werden kann. Durch Iteration wird die tatsächliche Form und Größe der Kontaktfläche ermittelt und daraus die auftretenden Flächenpressungen und Verformungen bestimmt.Item Open Access Investigation of chip jamming and drill breakage in deep-hole drilling using Smoothed Particle Hydrodynamics(2024) Baumann, Andreas; Eberhard, PeterSingle-lip deep hole drilling is characterized by a high-quality hole and a high level of productivity achieved. It is performed using high feed rates in a single pass, and, therefore, chips must be removed by the cooling liquid. However, chip jamming is a significant problem when chips wrap around the tool, leading to marks on the borehole wall and an increased drilling torque, potentially causing sudden tool failure. The Smoothed Particle Hydrodynamics method is applied to simulate the challenging fluid flow and elastic bodies. A first approach is developed to model the effects of chip jamming and the possible consequence of drill breakage for a deeper understanding of the process behavior.