04 Fakultät Energie-, Verfahrens- und Biotechnik

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    Direkte Mechanik mit eindimensionalen finiten Elementen
    (2021) Schmid, Marc-Philipp
    Das Hüftgelenk zählt zu den am stärksten beanspruchten Bereichen im menschlichen Körper. Da es die Bewegung der unteren Extremitäten gegenüber dem Rumpf ermöglicht, führt ein Versagen direkt zur Immobilisation des Patienten. Je nach Versagensursache ist eine Behandlung durch die Implantation eines künstlichen Hüftgelenks unumgänglich. Auch die Prothesen selbst können wiederum z.B. wegen Lockerung des im Oberschenkel fixierten Prothesenschafts versagen. Um die Wahrscheinlichkeit eines solchen Prothesenversagens zu reduzieren, wird an der Anpassung der Steifigkeit des Prothesenschafts an die Steifigkeit der im Oberschenkelknochen enthaltenen Spongiosa geforscht. Zur Reduktion der Komplexität bei der Berechnung der Steifigkeit der Spongiosa kann die Direkte Mechanik nach Ralf Schneider (2016) angewendet werden. Da die Anwendung der Direkten Mechanik bisher auf durch Volumenelemente diskretisierten Strukturen stattgefunden hat, soll in der vorliegenden Arbeit die Anwendung der Direkten Mechanik auf ein idealisiertes Knoten-Kanten-Netzwerk, bestehend aus eindimensionalen finiten Elementen, untersucht und anschließend bewertet werden. In diesem Zusammenhang werden Vergleiche der durch die Direkten Mechanik bestimmten reduzierten Gesamtsteifigkeitsmatrix 𝑲𝑟𝑒𝑑 und der mit der Finiten Elemente Methode bestimmten Gesamtsteifigkeitsmatrix 𝑲𝑔𝑒𝑠 angestellt.
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    Der Mixed Mock-Up im Toleranzmanagement in der Automobilindustrie
    (2020) Küstner, Tim; Resch, Michael (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Dr. h.c. Prof. E.h.)
    Die Bedeutung von Augmented Reality hat in den letzten Jahren im Rahmen der Digitalisierung einen deutlichen Anstieg verzeichnet. In der Öffentlichkeit findet diese innovative Technologie große Aufmerksamkeit als Anwendung in Consumer Produkten. Ein zu Unrecht viel weniger betrachteter Aspekt ist hingegen das riesige Potential der Technologie bei Anwendungen in Entwicklungs- und Produktionsprozessen. Genau in diesem Anwendungsbereich entsteht durch Einsatz von Augmented Reality neben PMU und DMU eine neue, dritte Entwicklungsplattform, der Mixed-Mock Up (MMU). Bei der Entwicklung neuer MMU-Prozesse sowie der Integration noch unbeteiligter Entwicklungsbereiche in den MMU, müssen zahlreiche Herausforderungen gemeistert werden. In dieser Arbeit wird dieser Vorgang exemplarisch am Toleranzmanagement aufgezeigt. Die Herausforderungen bestehen hierbei zum einen in der Komplexität der Entwicklungswelt, in welcher der MMU als Schnittstelle zwischen DMU und PMU eingesetzt wird. Zum anderen muss die schnelle technologische Entwicklung der Augmented-Reality-Komponenten bei der Entwicklung berücksichtigt werden, um nachhaltig erfolgreiche Prozesse und Methoden im MMU zu implementieren. Bei der Konzeption neuer MMU-Prozesse müssen daher eine Vielzahl an technologischen und methodischen Fragestellungen erfasst und beantwortet werden. Um dieses Vorgehen zu unterstützen, stellt die vorliegende Arbeit ein Klassifikationsschema vor, mit welchem die Bestandteile und Methoden des MMU diesen Fragestellungen gegenüber gestellt werden. Am Beispiel des Toleranzmanagement wird dargestellt, wie ein MMU-Konzept für einen neuen Teilbereich des Entwicklungsprozesses erarbeitet werden kann. Dieses MMU-Konzept für den Einsatz im Toleranzmanagement besteht hierbei zu gleichen Teilen aus der Erweiterung bestehender Prozesse und Methoden durch MMU-Bestandteile als auch der Entwicklung neuer Methoden auf Grundlage der neuen MMU Möglichkeiten. An exemplarischen Beispielen entlang des Entwicklungsprozesses eines Automobilkonzerns wurde das hier erarbeitete Konzept in der Praxis ergiebig überprüft und bewertet.