Universität Stuttgart
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Item Open Access Elastohydrodynamic simulation of pneumatic sealing friction considering 3D surface topography(2022) Bauer, Niklas; Baumann, Matthias; Feldmeth, Simon; Bauer, Frank; Schmitz, KatharinaThis contribution presents an elastohydrodynamic lubrication (EHL) model for pneumatic spool valves. For an accurate estimation of the transient friction of this tribological sealing system, the surface topography of the cylindrical sealing counterfaces of the valve housings are measured and analyzed with an optical surface measurement instrument. Based on the surface topography data, tribological properties and flow factors of the system are derived. It has been found that the consideration of the surface topography has a significant influence on the simulation results of the EHL model, lowering the calculated friction force by up to 20 %.Item Open Access Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2019 : Stuttgart, 16. Mai 2019, Wissenschaftliche Konferenz(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, 2019) Binz, Hansgeorg; Bertsche, Bernd; Bauer, Wilhelm; Riedel, Oliver; Spath, Dieter; Roth, DanielMit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, organisiert der Verein zur Förderung produktionstechnischer Forschung e.V., das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 15. und 16. Mai 2019 findet das SSP zum fünften Mal im Zentrum für Virtuelles Engineering des Fraunhofer IAO statt. Am Forumstag steht die industrielle Anwendung im Fokus, am zweiten Tag die wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2019 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Agile Produktentwicklung • Bionische Produktentwicklung / Biologisierung • Digital Engineering • Geschäftsmodelle moderner Produktentwicklung • Industrie 4.0 / Cyber-Physical Products • Innovations- und Technologiemanagement • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung In den drei Tracks mit je drei Sessions werden 27 Beiträge präsentiert. Der Abstract der Keynote sowie die 27 Volltexte sind mit deutschen und englischen Abstracts sind in diesem Band zusammengefasst.Item Open Access Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2017 : Stuttgart, 29. Juni 2017, Wissenschaftliche Konferenz(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, 2017) Binz, Hansgeorg; Bertsche, Bernd; Bauer, Wilhelm; Spath, Dieter; Roth, DanielVeränderte Anforderungen in internationalen Märkten erfordern hohe Anstrengungen, um Prozesse in Innovation und Produktentwicklung zu optimieren. Das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung (SSP) ermöglicht die Diskussion der an Produktgestaltung und -entwicklung beteiligten Disziplinen aus Industrie und Wissenschaft. Das SSP zeigt, wie erfolgreiche Produkte effizient gestaltet und entwickelt werden. Neueste Forschungsergebnisse zu Methoden, Strategien und Werkzeugen werden vorgestellt, um Prozesse zu verbessern und die Digitalisierung zu unterstützen. Mit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, veranstaltet das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 28. und 29. Juni 2017 fand das SSP bereits zum vierten Mal im Zentrum für Virtuelles Engineering des Fraunhofer IAO statt, nachdem die Symposien 2011, 2013 und 2015 mit jeweils über 200 Besuchern aus Wissenschaft und Wirtschaft großen Zuspruch gefunden hatten. Am Forumstag stand wie immer die Industrie im Fokus, am zweiten Tag die wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2017 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Altersgerechte Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung • Industrie 4.0/Cyber-Physical Products • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Innovations- und Technologiemanagement • Digital Engineering • Lean Development. Eingereicht wurden Beiträge zu Methoden, Strategien und Verfahren, die es ermöglichen, Produktentwicklungsprozesse zu vernetzen, digitale Werkzeuge zu integrieren und die Potenziale neuer Technologien und Werkstoffe optimal auszuschöpfen.Item Open Access Parameter assessment for reliability modeling of machine components using heuristic screening(2023) Arndt, Marco; Dazer, Martin; Raither, Wolfram; Bertsche, BerndFor the investigation of influence of various parameters on properties and outputs of components or systems, Design of Experiments (DOE) offers the most efficient approach to create a comprehensive empirical insight into product performance. However, especially if product lifetime is treated as the investigation objective, the main focus of attention must be placed on the efficiency of testing - if only to comply with the principle of DOE, even before testing begins. Without actual test runs, a pre-selection of relevant factors influencing the target quantity can be performed here and strategically adjusted in scale compared to the subsequent method. In this work, common heuristic tools and methods are analyzed and evaluated with respect to a deliberate preselection of influencing factors versus the challenges in lifetime testing and degradation behaviors. Several factors as well as their interactions are taken into account to achieve this. For this purpose, these methods are partially extended and adapted in their focus in order to finally be made applicable in a suitable procedure. An illustration of this is also provided in a selected use case with limited empirical and experimental prior-knowledge, in which a sample of relevant influences is identified through qualitative heuristic decision making with respect to parameters that influence product lifetime.Item Open Access Methodik zur Konzeption, Analyse und Modellierung von Lösungen im Prognostics and Health Management (PHM)(Stuttgart : Institut für Maschinenelemente, 2021) Henß, Mark Stefan; Bertsche, Bernd (Prof. Dr.-Ing.)Digitalisierung, Konnektivität und Künstliche Intelligenz stellen aktuell drei der disruptivsten Trends im Produktlebenszyklus technischer Systeme dar. Mit Lösungen des Prognostics and Health Management (PHM) können nicht nur dem Kunden vollkommen neue Dienste angeboten werden, auch für den Hersteller (Betreiber) eröffnen sich eine Reihe neuer Möglichkeiten. Der zentrale Ansatz des PHM ist die Verwendung von Daten über Nutzung und Zustand aus dem Betrieb eines einzelnen Systems, um Störungen und Ausfälle frühzeitig zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen zu definieren. Entscheidungen lassen sich so unter Berücksichtigung der gesamtwirtschaftlichen Interessen treffen. Beispielsweise lassen sich so gleichzeitig Kosten senken, Risiken minimieren, die nutzbaren Betriebsstunden maximieren und die Verfügbarkeit verbessern. Die Problemstellung ist nicht, dass es keine Literatur oder Normen im PHM gäbe, sondern ihre über eine Vielzahl an Fachdisziplinen isolierte Betrachtung. Dazu kommt, dass dem PHM, als relativ junge Disziplin, eine grundlagenwissenschaftliche Basis fehlt. Der Anwender steht somit vor der Schwierigkeit einen Lösungsansatz zu identifizieren, der sowohl die individuellen Anforderungen erfüllt, Fehlentwicklungen vermeidet als auch die Potenziale ausschöpft. Ziel dieser Arbeit ist eine Methodik, die diese Schwierigkeiten löst und eine möglichst einfache, strukturierte und transparente Entwicklung von PHM-Lösungen erlaubt. In einem ersten Schritt wird die zentrale Fragestellung, auf Basis der Design Research Methodology (DRM) wissenschaftlich vertieft. Dies umfasst die Abgrenzung der Forschungsaufgabe, die Definition von Forschungszielen sowie die Durchführung von zwei Studien. Neben einer Studie der Fachliteratur und Normung, wird eine empirische Metaanalyse von ca. 260 wissenschaftlichen Beiträgen durchgeführt. Wesentliche Ergebnisse der DRM sind Schlüsselfaktoren und Forschungsfragen. Für diese Arbeit sind die zentralen Forschungsfragen: 1. Wie lassen sich sowohl Konzepte als auch Modelle im PHM generisch und holistisch im Kontext der Technikwissenschaften beschreiben, sodass einerseits Einordnung und Abgrenzung gegenüber etablierter Anwendungswissenschaften und andererseits die Beherrschung der Komplexität möglich ist? 2. Wie lassen sich die Konzepte und Modelle in einer Methodik logisch verknüpfen, sodass die Entwicklung von PHM-Lösungen strukturiert und effizient abläuft? Die zwei Forschungsfragen werden in separaten aufeinander aufbauenden Teilen bearbeitet. Teil 1 beschreibt Grundlagen, Terminologie, Konzepte und Modelle im PHM und adressiert Forschungsfrage 1. Basis sind klare Merkmale die etablierte Konzepte in eine gemeinsame Betrachtung einsortieren. Etablierte Konzepte sind z. B. die Rekonfiguration, das Predictive oder Prescriptive Maintenance. Dies reduziert sowohl Komplexität und ermöglicht gleichzeitig einen effizienten Vergleich der einzelnen Leistungsfähigkeiten. Das PHM-Modell wird in dieser Arbeit als Abbild des funktionalen Zusammenhangs einer PHM-Lösung verstanden. Dieses wird anhand von 19 Elementen beschrieben, die dem Anwender die Möglichkeit geben die individuell gewünschte Funktionalität durch Kombination einzelner Elemente umzusetzen. In der holistischen Perspektive, charakterisiert das Modell einen geschlossenen Wirkungskreis. Das heißt, jede am System umgesetzte Entscheidung besitzt Auswirkungen auf nachfolgende Messungen, die nach abgeschlossener Bewertung wiederum Basis der nächsten Entscheidung sind. In dieser Arbeit wird diese Eigenschaft durch den PHM-Regelkreis beschrieben. Teil 2 verknüpft Konzepte und Modelle in der zentralen Methodik und adressiert somit Forschungsfrage 2. Kern ist ein Leitfaden von der Lösungsfindung, über die Auswahl des passenden Konzepts und die Analyse der Rahmenbedingungen bis hin zur konkreten Umsetzung der PHM-Lösung in einem evaluierten Modell. Anhand der Metaanalyse werden dem Anwender begleitend etablierte Lösungswege aufgezeigt. Einen weiteren Beitrag liefert die Integration einer kombinierten Analyse von Domänenwissen und Daten in die Methodik. Hiermit werden einerseits die Besonderheiten von Daten aus Beobachtungsstudien adressiert. Andererseits ist es möglich, Schwierigkeiten durch Störgrößen oder Stichprobenverzerrung frühzeitig zu erkennen und zu verhindern. Die prinzipielle Anwendbarkeit der Methodik wird anhand eines AutoEncoders, zur Bewertung von Wälzlagerschäden in verschiedenen Getrieben bei unterschiedlichen Betriebsmodi gezeigt. Mit der „Methodik zur Konzeption, Analyse und Modellierung von Lösungen im Prognostics and Health Management“ wird ein Beitrag zur transparenten, strukturierten und effizienten Entwicklung von Lösungen im PHM geliefert. Somit werden einerseits die Barrieren dieser neuen Technologie reduziert und der Zugang einem breiten Anwenderkreis eröffnet. Andererseits können die Potenziale einfacher identifiziert, genutzt und Fehlentwicklungen frühzeitig erkannt werden.Item Open Access An empirical study on the wear of reciprocating hydraulic rod seals using 15 different oils(2022) Feuchtmüller, Oliver; Hörl, Lothar; Bauer, FrankHydraulic oils differ in their chemical composition and viscosity substantially. Their influence on the wear of rod seals is neither fully understood nor can be predicted precisely. The primary objective of this study was to evaluate the influence of various oils and their wetting properties on the wear of rod seals. In an empirical study, the wear of 30 commercially available polyurethane U‐cups was investigated with 15 different oils using a recently built test rig. The wear of rod seals increased with lower viscosity and higher polarity of the oil. Both oil properties are combined in a new parameter which helps to assess the lubricity of oil and the wear of rod seals.Item Open Access Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2021 : Stuttgart, 20. Mai 2021, Wissenschaftliche Konferenz(Stuttgart : Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO, 2021) Binz, Hansgeorg; Bertsche, Bernd; Spath, Dieter; Roth, DanielMit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, organisiert der Verein zur Förderung produktionstechnischer Forschung e.V. und das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 20. Mai 2021 findet das SSP zum sechsten Mal statt, diesmal als digitale wissenschaftliche Konferenz. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2021 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Adaptive Bedienung für automatisiertes Fahren • Advanced Systems Engineering / Model-Based Systems Engineering • Agile Produktentwicklung • Design-Technik-Konvergenz • Digital Engineering • Innovations- und Technologiemanagement • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung Im Plenum und vier Tracks mit jeweils drei Sessions werden 46 Beiträge präsentiert. Der Abstract der Keynote sowie die 45 Volltexte mit deutschen und englischen Abstracts sind in diesem Band zusammengefasst.Item Open Access Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2023 : Tagungsband zur Konferenz, Stuttgart, 25. Mai 2023(Stuttgart : Fraunhofer IAO, 2023) Hölzle, Katharina; Kreimeyer, Matthias; Roth, Daniel; Maier, Thomas; Riedel, OliverMit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, organisiert der Verein zur Förderung produktionstechnischer Forschung e.V. und das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 25. Mai 2023 findet das SSP zum siebten Mal statt. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2021 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Adaptive Bedienung für automatisiertes Fahren • Advanced Systems Engineering (ASE) / Model-Based Systems Engineering • Agile Produktentwicklung • Design-Technik-Konvergenz • Digital Engineering • Innovations- und Technologiemanagement • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design •Produktkomplexität • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung Im Plenum und vier Tracks mit jeweils drei Sessions werden 41 Beiträge präsentiert. Der Abstract der Keynote sowie die 40 Volltexte mit deutschen und englischen Abstracts sind in diesem Band zusammengefasst.Item Open Access Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP 2025 : Tagungsband zur Konferenz, Stuttgart, 22. Mai 2025(Stuttgart : Fraunhofer IAO, 2025) Hölzle, Katharina; Kreimeyer, Matthias; Roth, Daniel; Maier, Thomas; Riedel, OliverMit dem Ziel, nationale und internationale Fachleute unterschiedlicher Disziplinen der Produktentwicklung aus Industrie und Wissenschaft in den Dialog zu bringen, organisiert der Verein zur Förderung produktionstechnischer Forschung e.V. und das Fraunhofer IAO gemeinsam mit dem Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design IKTD, dem Institut für Maschinenelemente IMA und dem Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT der Universität Stuttgart das Stuttgarter Symposium für Produktentwicklung SSP. Am 22. Mai 2025 findet das SSP zum achten Mal statt. Die Konferenz bietet Wissenschaftlern eine Plattform zur Präsentation und Diskussion ihrer neuesten Forschungsergebnisse im Bereich der Produktentwicklung und fördert so den interdisziplinären Wissenstransfer. Aufgerufen waren in der SSP 2025 Beiträge aus folgenden Kategorien: • Adaptive Bedienung für automatisiertes Fahren • Advanced Systems Engineering (ASE) / Model-Based Systems Engineering • Agile Produktentwicklung • Design-Technik-Konvergenz • Digital Engineering • Innovations- und Technologiemanagement • Konstruktionsmethodiken • Leichtbau in der Produktentwicklung • Nachhaltige Produktentwicklung • Nutzerzentriertes Design •Produktkomplexität • Wissensmanagement in der Produktentwicklung • Zuverlässige Produktentwicklung Im Plenum und vier Tracks mit jeweils drei Sessions werden 38 Beiträge präsentiert. Der Abstract der Keynote sowie die 38 Volltexte mit deutschen und englischen Abstracts sind in diesem Band zusammengefasst.