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Metaproperty-guided deletion from the instance-level of a knowledge base
No full textThe ontology modeling practice of engineering metaproperties of concepts is a well-known technique. Some metaproperties of concepts describe the dynamics of concept instances, i.e. how instances can and cannot be altered. We investigate how deletions in an ontology-based knowledge base interact with the metaproperties rigidity and dependence. A particularly useful effect are delete cascades. We evaluate how rigidity and dependence may guide delete cascades in an engineering application. A case study in the area of product development shows that beyond explicitly defined deletions, our approach achieves further automated and desirable deletions of facts with high precision and good recall
A Quantitative Comparison of Tolerance Analysis Approaches for Rigid Mechanical Assemblies
No full textAbstractTolerance analysis is a key tool to predict the consequences of geometric variations on product quality. During the last decades, various approaches for the computer-aided tolerance analysis have been proposed, where each of them has specific advantages and disadvantages. In this contribution, three tolerance analysis approaches, namely tolerance stacks, vector loops, and the tolerance analysis based on the Small Displacement Torsor are quantitatively compared with the tolerance analysis based on Skin Model Shapes considering a typical case study. The novelty of the contribution lies in the profound assessment of these approaches and their results
A Concept for the Consideration of Dimensional and Geometrical Deviations in the Evaluation of the Internal Clearance of Roller Bearings
No full textAbstractInternal clearance is a functional key characteristic of bearings. The bearing clearance can be evaluated using rigid body movements of the inner ring. Due to the deviations of dimension and roundness the contact areas between the bearing components cannot be predicted. Hence contact detection is necessary. For this purpose the herein presented concept is based on a raytrace algorithm. The concept can be used for the simulation of the bearing clearance for deviated bearing components. This enables the evaluation of the influence of dimensional and form deviations on the bearing clearance
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Tagungsband der 5. Summer School Toleranzmanagement 2023
Full text linkThe necessity of dimensional management is the consequence of unavoidable deviations, which occur in the manufacturing and assembly processes. These must be taken into account throughout the entire product life cycle, starting with the initial ideas and the selection of the product concept, through manufacturing and assembly, to usage.
Dimensional management is the key to avoiding deviation-related problems and has been a central pillar of the research and teaching activities of the Chair of Engineering Design (KTmfk) for almost 35 years. In addition to national and international cooperation with universities and companies, various aspects of dimensional management are taught in different lectures.
Motivated by the lively exchange with industry representatives who wanted a higher presence of the topic tolerances for the young generation at German universities, the first Summer School Toleranzmanagement was organized and hosted by the KTmfk in 2013. As in the previous editions of the Summer School Toleranzmanagement, the focus of the event is to get young academics interested in dimensional management, to promote direct and open communication and to establish new contacts. In order to achieve this goal, the participants are given an insight into different problems and approaches from practice. Additionally, students, researchers and industry representatives will be offered a platform to exchange information about methods and tools of virtual dimensional management.
The proceedings contain the written contributions from industry and research presented at the event, with this year's focus on Digitalization and Data-Driven Assurance Methods in the context of dimensional management. Approaches from industrial applications as well as new research activities are presented.Die Notwendigkeit des Toleranzmanagements ist in den prinzipiell unvermeidbaren Abweichungen von imperfekten Fertigungs‐ und Montageprozessen begründet. Aus jedem Schritt der Produktentstehung resultiert eine allgegenwärtige Abweichung vom Ideal. Diese gilt es über die gesamte Produktlebensphase, angefangen von den ersten Ideen und der Auswahl des Produktkonzepts über die Herstellung und Montage bis hin zur Nutzung, zu berücksichtigen.
Das Toleranzmanagement ist dabei der Schlüssel zur Vermeidung abweichungsbedingter Probleme und stellt seit knapp 35 Jahren mit seinen unterschiedlichen Facetten einen zentralen Pfeiler der Forschungs‐ und Lehrtätigkeiten des Lehrstuhls für Konstruktionstechnik (KTmfk) dar. Neben nationalen und internationalen Kooperationen mit Universitäten und Unternehmen, werden in unterschiedlichen Lehrveranstaltungen verschiedene Aspekte des Toleranzmanagements beleuchtet.
Motiviert durch den regen Austausch mit Industrievertreter/‐innen, die eine höhere Präsenz des Themas „Toleranzen“ für den Nachwuchs an deutschen Hochschulen wünschten, wurde im Jahr 2013 die erste Summer School Toleranzmanagement durch den KTmfk organisiert und durchgeführt. Wie auch in den vergangenen Ausgaben der Summer School Toleranzmanagement liegt der Fokus der Veranstaltung darauf, den Nachwuchs für das Toleranzmanagement zu begeistern, die direkte und offene Kommunikation zu fördern und neue Kontakte zu knüpfen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird interessierten Personen ein Einblick in unterschiedliche Problemstellungen und Vorgehensweisen aus der Praxis ermöglicht. Außerdem wird Student/‐innen, Wissenschaftler/‐innen und Industrievertreter/‐innen eine Plattform geboten, sich über Methoden und Werkzeuge des virtuellen Toleranzmanagements auszutauschen.
Der Sammelband beinhaltet die im Rahmen der Veranstaltung präsentierten, verschriftlichten Beiträge aus Industrie und Forschung mit dem diesjährigen Fokus auf „Digitalisierung und datengetriebene Absicherungsmethoden“ im Kontext des Toleranzmanagements. Dabei werden sowohl Ansätze aus industriellen Anwendungen als auch neue Forschungsaktivitäten vorgestellt
Verschleiß- und feuchteresistente MoS2 Festschmierstoffschichten für den Gleit- und Wälzkontakt
Full text linkThe key to high-performance dry-running sliding and rolling bearings are innovative solid lubricants. Although thin solid lubricant coatings of molybdenum disulfide (MoS2) are often employed to ensure low friction between moving surfaces, their performance is very sensitive to varying environmental conditions. While MoS2 provides outstanding tribological performance in vacuum, the wear in air is extremely high. Therefore, it is difficult to achieve the functionality of mechanical components which are exposed to both environmental conditions throughout the entire product lifecycle. As a consequence, there is a substantial need for the further development of this material.
The derived objective of this work is a powerful vacuum-capable and moisture resistant MoS2 solid lubricant system. The sustainable understanding of the coating behavior and its link to the microstructure and the required manufacturing conditions constitutes the main scientific challenge. It is further aimed to confirm the benefit of the developed coatings by transferring them into an industrial application.
The thesis consists of a simulative and an experimental part. In the simulative part, effects of the process parameters on the intensity of the particle flux are analyzed by a two-step Monte Carlo simulation of particle sputtering and transport. The calculation results enable assessing the potential of different parameter settings for the creation of high wear resistant MoS2 coatings. Within the experimental part, coatings are deposited by physical vapor deposition. To increase the wear and moisture resistance, the coating structures are modified by metal doping and by adjusting the parameters of the sputtering process. The validation is carried out under pure sliding using pin-on-disc-testing and under rolling motion using component tests with thrust ball bearings.
Coatings with highest performance show wear coefficients in air that almost correspond to those in vacuum. These highly wear resistant coatings are characterized by dense microstructures, high compressive residual stresses, low sulfur contents and high ratios between hardness and indentation modulus (H/E-ratio). Essential requirements to achieve such coatings are high energy particle fluxes during manufacturing which can be obtained by low process pressures and low target-substrate-distances. Compared to literature, the service life of dry-running thrust ball bearings could be significantly extended by equipping them with the developed MoS2-coatings.
On the one hand, the aim of a powerful wear- and moisture-resistant MoS2 coating has been successfully developed. On the other hand, the gained scientific understanding of the manufacturing process enables a targeted synthesis of wear resistant MoS2-coatings.Der Schlüssel zu leistungsstarken, trockenlaufenden Gleit- und Wälzlagerungen sind innovative Festschmierstoffsysteme. Dünne Schichten aus Molybdändisulfid (MoS2) kommen zur reibungsarmen Trennung gegeneinander bewegter Kontaktflächen zwar häufig zum Einsatz, allerdings verhalten sie sich äußerst sensibel gegenüber den Umgebungsbedingungen. So ist das tribologische Verhalten von MoS2 im Vakuum zwar ausgezeichnet, unter der oxidativen Wirkung hoher Feuchtigkeits- und Sauerstoffkonzentrationen in normaler Luft verschleißt es dagegen sehr stark. Dieses bislang unbewältigte Problem führt in Anwendungen, in denen Komponenten über den gesamten Produktlebenszyklus sowohl im Vakuum als auch in Luft betrieben werden, zu erheblichen Herausforderungen bei der funktionssicheren Auslegung. Es gilt dies durch Weiterentwicklung des Werkstoffs zu bewältigen.
Das hieraus abgeleitete Ziel der Arbeit ist ein leistungsstarkes, vakuumfähiges und zugleich feuchteresistentes MoS2-Festschmierstoffsystem. Die systematische Prozessanalyse und der daraus abgeleitete Beitrag zum nachhaltigen Systemverständnis des tribologischen Schichtverhaltens und dessen Verknüpfung mit der Mikrostruktur und den Herstellungsbedingungen bilden den wissenschaftlichen Kern der Arbeit. Es wird angestrebt, den Nutzen der so entwickelten Schichten durch Übertrag in eine konkrete technische Anwendung zu bestätigen.
Die Arbeit gliedert sich in einen simulativen und einen experimentellen Teil. Durch eine zweistufige Monte-Carlo-Simulation des Zerstäubungs- und des Transportvorgangs von Beschichtungsteilchen werden im ersten Teil Effekte der Prozessparameter auf die Intensität des schichtbildenden Teilchenstroms analysiert, um damit das Potential verschiedener Parametereinstellungen für das Wachstum verschleißbeständiger MoS2-Schichten zu bewerten. Im anschließenden experimentellen Teil erfolgt die Schichtabscheidung durch physikalische Gasphasenabscheidung. Zur Erhöhung der Verschleiß- und Feuchteresistenz wird die Schichtstruktur zum einen durch Prozessparametereinstellungen beim Kathodenzerstäuben und zum anderen durch die Dotierung mit Fremdmetallen modifiziert. Die Validierung erfolgt unter reiner Gleitbewegung im Stift-Scheibe-Modellversuch und unter Wälzbewegung im Bauteilversuch mit Axial-Rillenkugellagern.
Bei den erzeugten Schichten mit der höchsten Verschleißbeständigkeit korrespondieren die Verschleißkoeffizienten in Luft nahezu mit denen im Vakuum. Die hierfür verantwortliche kompakte Mikrostruktur bildet sich unter der verdichtenden Wirkung hochenergetischer Partikelströme bei der Herstellung. Niedriger Prozessdruck und geringer Abstand zwischen Beschichtungsquelle und Substrat sind dafür die maßgeblichen Voraussetzungen. Weitere Faktoren für die Leistungsfähigkeit der Schichten sind hohe Druckeigenspannungen, ein geringer Schwefelanteil und ein hohes Verhältnis zwischen der Schichthärte und dem Schicht-Eindringmodul (H/E-Verhältnis). Die Bauteilversuche zeigen, dass die Gebrauchsdauer trockenlaufender Axial-Rillenkugellager mit einer solchen strukturmodifizierten MoS2-Schicht die bislang aus der Literatur bekannten Werte bei vergleichbaren Randbedingungen deutlich übersteigt.
Insgesamt konnte zum einen das angestrebte Ziel einer leistungsfähigen, verschleiß- und feuchteresistenten MoS2-Schicht umgesetzt werden. Zum anderen ermöglicht das in der Arbeit geschaffene Systemverständnis des Herstellungsprozesses zukünftigen Forschungs- und Entwicklungsprojekten eine systematische und zielgerichtete Synthese dieser Schichten
Abschlussbericht DFG-Forschungsgruppe FOR 2271, 2. Phase. Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden
No full textIn the second phase of the DFG research group FOR 2271 process-oriented tolerance management based on virtual computer-aided engineering tools (FORTol), procedures and methods for a holistic process-oriented tolerance management were expanded to include aspects of product operation. The focus was on the integration of operational wear. Through the cooperation of chairs from the departments of engineering design, applied mechanics, metrology and manufacturing technology, it was possible to develop an interdisciplinary approach for the process- and operation-oriented tolerance management. This report shows the most important findings and results of the research group.In der zweiten Phase der DFG-Forschungsgruppe FOR 2271 „Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden“ (FORTol) wurden Verfahren und Methoden der ganzheitlichen Vorgehensweise des prozessorientierten Toleranzmanagements um die Berücksichtigung des Produktbetriebs erweitert. Im Fokus stand hierbei die Integration von betriebsbedingtem Verschleiß. Durch die Kooperation von Lehrstühlen aus den Fachbereichen der Konstruktionstechnik, der technischen Mechanik, der Metrologie und der Fertigungstechnologie konnte ein fachbereichsübergreifendes Vorgehen zum prozess- und betriebsorientierten Toleranzmanagement erarbeitet werden. In diesem Abschlussbericht sind die wichtigsten Erkenntnisse und Ergebnisse aller Teilprojekte der Forschungsgruppe aufgeführt
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