Frühzeitiges konstruktionsbegleitendes Toleranzmanagement

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20870_Goetz_Diss_MB_409.pdf (14.95 MB)
Diss. Reihe Maschinenbau, Band 409

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2022-11-17
Issue Year
2022
Authors
Götz, Stefan
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Müller, Sebastian
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-594-0
Abstract

Manufacturing-induced variations are inevitable and affect the quality of a product. Therefore, robust design and variation management aim to minimize and control the effects of variations. However, extensive product recalls have shown that this is an increasingly challenging task. Thus, experts recommend virtual validation and an early consideration of variation in the product development process. However, lacking knowledge commonly leads to a late application. Thus, this thesis proposes a novel approach that empowers product developers to consider variations at an early stage. This early integrated variation management is closely linked to the product development process and unites aspects of quality management, robust design, and variation management. It includes the automated derivation of key characteristics of variation management from product requirements, the structured robustness evaluation and computer-aided robustness synthesis of concepts, and the automated tolerance specification and analysis of preliminary CAD designs. Besides raising awareness among product developers, this approach allows an early integration and automated consideration of variation, thus contributing to shorter development times and improved product quality.

Abstract

Fertigungsbedingte Abweichungen sind unvermeidbar und definieren maßgeblich die Qualität eines Produkts. Das Robust Design sowie das Toleranzmanagement streben daher eine weitgehende Reduzierung der Auswirkungen von Abweichungen bzw. deren Kontrolle an. Wie umfassende Rückrufaktionen zeigen, stellt dies jedoch eine zunehmende Herausforderung dar. Experten empfehlen daher neben einer virtuellen Absicherung vor allem eine frühzeitige Berücksichtigung von Abweichungen im Produktentwicklungsprozess. Aufgrund mangelnden Wissens erfolgt dies jedoch meist erst in späten Entwicklungsphasen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde daher eine Vorgehensweise entwickelt, die die Produktentwicklung zur frühzeitigen Abweichungsberücksichtigung befähigt. Dieses frühzeitige konstruktionsbegleitende Toleranzmanagement ist eng mit dem Produktentwicklungsprozess verknüpft und vereint Aspekte von Qualitätsmanagement, Robust Design und Toleranzmanagement. Es sieht unter anderem die automatische Ableitung von Zielgrößen des Toleranzmanagements aus Produktanforderungen, eine strukturierte Robustheitsbewertung sowie rechnergestützte Robustheitssynthese von Konzepten und eine automatisierte Toleranzvergabe sowie –analyse von ersten CAD-Entwürfen vor. Neben einer Sensibilisierung von Produktentwickelnden schafft dies die Grundlage für eine frühzeitige Einbindung sowie die Automatisierung der Abweichungsberücksichtigung und trägt so zu kürzeren Entwicklungszeiten sowie einer verbesserten Produktqualität bei.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
409
Citation
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-593-3
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