Automobil- und Maschinenbau
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This article presents analytical approaches for determining the stress state in hypotrochoidal profiles (H-profiles) under torsional, bending, and shear loading. The focus lies on shear loading. Using conformal mapping, a formulation of elasticity theory is first adapted to H-profile cross-sections. Closed-form solutions for the respective stress components are then derived by solving a reformulated surface integral. Suitable conformal mappings for hypotrochoidal contours are obtained through a successive method applied to their parametric description. These mappings are essential for the elasticity-theoretical formulation used to determine the stress state in the profile bar. Building on this, the transverse shear stresses for H-profile cross-sections are determined for the first time. The influence of shear stresses on the overall stress state is discussed in detail. These stresses generally act in a rotational manner and superimpose on the torsional stresses. This effect proves more pronounced here than in circular cross-sections. Accompanying finite element analyses (FEA), carried out for several examples, showed very good agreement with the analytical solutions. From the resulting maximum stress values and stress gradients, form and notch factors are calculated. The proposed procedure also applies to combined loading cases. It is intended for use in the new standard covering hypotrochoidal profile contours.
Die Arbeit untersucht, wie Health & Safety (H&S, deutsch: Gesundheit und Sicherheit) als ausgewähltes Themenfeld der Dimensionen von sozialen “Environmental, Social, and Gover-nance” (ESG, deutsch: Umwelt, Soziales und Unternehmensführung) im Internationalisie-rungsprozess eines Dienstleistungsunternehmens umgesetzt werden kann. Am Beispiel der nextbike GmbH werden theoretische Grundlagen, regulatorische Anforderungen in Deutsch-land, Frankreich und Spanien sowie bestehende H&S-Strukturen analysiert.
Auf dieser Grundlage wird ein modularer H&S-Rahmen entwickelt. Dieser umfasst tätigkeitsbezogene Gefährdungsbeurteilungen, Dokumentation, Schulung und Unterweisung, Verantwortlichkeiten sowie Notfallorganisation und Ereignismanagement. Ergänzend wird eine schrittweise Implementierung vorgeschlagen.
Die Ergebnisse zeigen, dass gemeinsame interne Mindeststandards mit länderspezifischen rechtlichen und betrieblichen Anpassungen verbunden werden müssen.
Die vorliegende Diplomarbeit untersucht das Schwungradreibschweißen einer Aluminium- Knetlegierung EN AW-6182-O mit einer Aluminium- Druckgusslegierung EN AC-46000-F. Ausgangspunkt der Arbeit sind die besonderen Herausforderungen beim Fügen dieser Werkstoffkombination, insbesondere die Ausbildung von Oxidschichten, die begrenzte Duktilität und die inhomogene Struktur des Druckgusswerkstoffs sowie lokale geometrische Abweichungen im Fügebereich. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss ausgewählter Oberflächen-, Geometrie- und Prozessparameter auf die Ausbildung der Fügeverbindung, die plastische Verformung und die mechanische Belastbarkeit zu bewerten.
Dazu werden Versuchsreihen zum Oberflächenzustand beziehungsweise zur Liegezeit nach der spanenden Bearbeitung, zum radialen Überstand sowie zu erhöhten Drehzahlen in Verbindung mit einer geregelten Bremsstufe durchgeführt. Die Bewertung erfolgt anhand zeitaufgelöster Prozessgrößen wie Drehzahl, Reibmoment, Energieeintrag und Verkürzung sowie durch Zugversuche, Bruchbildanalysen, metallografische Schliffbilder und Härtemessungen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine ausreichend lange Reibphase, ein kontrollierter radialer Materialfluss und geeignete Parameterkombinationen entscheidend für eine tragfähige Verbindung sind. Moderate Überstände und geringe Bremsstufen begünstigen stabile Fügeprozesse, während ungünstige Geometrien oder stark verkürzte Prozesszeiten unvollständige Bindungen fördern können. Insgesamt werden Zusammenhänge zwischen Prozessführung, plastischer Umformung, Mikrostruktur und Verbindungsqualität abgeleitet.
Conventional industrial‐scale production of metal powders generally occurs in large plants, where each batch sizes several hundred kilograms of powder. However, these production methods are economically impractical for manufacturers with lower demands, such as those involved in prototyping and developing new alloys for additive manufacturing. This study investigates wire arc atomizing as a viable alternative for producing metal powders that are specifically tailored to precise requirements and manufactured in a batch size of one. The wire melting process is controlled by modulating the electrical current, using pulsed and unpulsed DC. Arc power varies across a wide range to assess its impact on particle size distribution. Furthermore, the produced metal powders undergo comprehensive characterization and evaluation to determine their suitability for additive manufacturing, ensuring they meet specific application requirements.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Vorgehensmodells zur systematischen Gestaltung betrieblicher Unterweisungen. Die Entwicklung des Modells erfolgt vor dem Hintergrund, dass im betrachteten Unternehmen bereits verschiedene Instrumente und Abläufe zur Organisation betrieblicher Unterweisungen bestehen, diese jedoch bislang nicht in einem einheitlich beschriebenen Gesamtprozess zusammengeführt sind. Zur Entwicklung des Modells werden zunächst rechtliche und fachliche Grundlagen, bestehende Vorgehensweisen, Unterweisungsmethoden sowie Referenzmodelle von Fremdanbietern analysiert. Darauf aufbauend werden Anforderungen abgeleitet und mit den betrieblichen Rahmenbedingungen verbunden. Das entwickelte Vorgehensmodell gliedert den Unterweisungsprozess in sechs Phasen: Bedarfsprüfung, Planung und Zuordnung, inhaltliche und methodische Vorbereitung, Durchführung, Dokumentation und Nachweisführung sowie Auswertung und Weiterentwicklung. Die beispielhafte Anwendung anhand einer Fallstudie zeigt die grundsätzliche Praxistauglichkeit des Modells. Insgesamt stellt das Modell eine bedarfsgerecht angepasste, nachvollziehbare und wirtschaftlich umsetzbare Grundlage für ein wirksames Unterweisungsmanagement im betrachteten Unternehmen dar.
Steuergeräte übernehmen in Fahrzeugen immer mehr Funktionen, auch für die Sicherheit der Insassen, was einen Ausfall immer kritischer macht. Um die sichere Funktionsfähigkeit der Steuergeräte zu überprüfen, gibt es den Leitfaden LV 214 auf den sich die deutschen Fahrzeughersteller geeinigt haben, um einen einheitlichen Standard für die Automobilindustrie zu schaffen. Auf Grundlage dieses Leitfadens erstellt jeder Fahrzeughersteller seine eigene Norm, was im Falle von Volkswagen die Norm VW~75174 ist. Diese definiert unter anderem die maximal erlaubte Anzahl an Steckzyklen für Steuergeräte und fordert eine beschädigungsfreie Kontaktoberfläche.
Gleichzeitig ändert sich die Software von Steuergeräten immer häufiger, was Aktualisierungen im Werk vor dem Verbau des Steuergeräts im Fahrzeug erforderlich macht. Dieser Prozess, Flashen genannt, erfolgt über eine Kontaktierung des Steuergerätes mit dem Bordnetzstecker in dem Crimpkontakte für die elektrische Kontaktierung verbaut sind.
Die Aufgabenstellung dieser Diplomarbeit ist die Umsetzung der Norm, während ein sicherer Prozess für das Flashen erarbeitet wird.
Dafür soll eine elektromechanische Untersuchung in Abhängigkeit der Steckzyklenanzahl erfolgen. Des Weiteren soll ein alternatives Kontaktierungskonzept untersucht werden, welches Beschädigungen reduziert beziehungsweise vollständig vermeidet. Ziel ist es das Flashen robuster und sicherer zu gestalten. Auf Grundlage der Untersuchungsergebnisse und der Konzepterstellung soll ein Prototyp entwickelt und validiert werden. Abschließend ist dafür eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung durchzuführen.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Konzepts zur Steigerung der Energieeffizienz einer bestehenden Mehrpumpen-Hydraulikanlage. Ziel ist die nachhaltige Reduzierung des Energieverbrauchs und damit die Reduzierung der Betriebskosten sowie die Senkung des CO2-Fußabdrucks der Anlage.
Im Rahmen einer Literaturrecherche werden der Stand der Technik sowie etablierte Komponenten und Strategien zur Effizienzsteigerung hydraulischer Systeme und in Mehrpumpensystemen untersucht. Einen Schwerpunkt der Arbeit bildet die Erfassung und quantitative Analyse des Istzustandes der bestehenden Anlage. Hierzu werden zusätzliche Messsysteme installiert, um eine belastbare Datengrundlage zu schaffen. Die anschließende Auswertung ermöglicht erstmals eine fundierte Beschreibung des realen Betriebsverhaltens, der Funktionsweise des Steuerungskonzeptes sowie des Systemwirkungsgrades. Auf Basis der identifizierten Schwachstellen werden erste Optimierungen umgesetzt und deren Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad erfasst. Darüber hinaus wird in einer Potenzialanalyse der Einsatz eines drehzahlvariablen Antriebes mittels Frequenzumrichter an einer repräsentativen Pumpe-Motor-Einheit bewertet. Daraus wird ein Wirkungsgradkennfeld mit optimalen Drehzahlen für unterschiedliche
Volumenstromanforderungen abgeleitet und dem Betrieb mit konstanter Drehzahl gegenübergestellt. Ergänzend werden weitere Energieeinsparmaßnahmen experimentell untersucht und zu einem Maßnahmenkatalog zusammengeführt, der als Grundlage für einen Variantenvergleich dient.
Die Ergebnisse dieser Arbeit ermöglichen eine fundierte Bewertung möglicher Optimierungsmaßnahmen und bilden die richtungsweisende Grundlage für zukünftige Investitionen sowie die praktische Umsetzung langfristiger Maßnahmen zur Kostenreduktion, Effizienzsteigerung und langfristigen Weiterentwicklung der Anlage.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Nutzung von Angeboten der betrieblichen Gesundheitsförderung (BGF) bei einem Hochtechnologiedienstleister der Automobilindustrie. Ziel ist es, auf Basis einer Mitarbeitendenbefragung Erkenntnisse über Gründe für die geringe Teilnahme an bestehenden BGF-Maßnahmen sowie über Wünsche und Präferenzen der Beschäftigten zu gewinnen.
Nach einer theoretischen Einführung in die Grundlagen der betrieblichen Gesundheitsförderung erfolgt eine quantitative Untersuchung mittels standardisiertem Fragebogen. Die Befragung richtet sich an Mitglieder der unternehmensinternen Gesundheitscommunity. Neben allgemeinen Fragen zur Nutzung von Angeboten werden auch soziodemographische Merkmale erhoben, um mögliche Unterschiede nach Alter und Geschlecht zu analysieren.
Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere Zeitmangel, ungünstige Durchführungszeitpunkte, das Fehlen passender Angebote sowie die fehlende Anrechnung der Teilnahme als Arbeitszeit die häufigsten Gründe für die Nichtnutzung sind. Signifikante Unterschiede in den Präferenzen und der Nutzung verschiedener Altersgruppen und Geschlechter wurden nicht identifiziert. Eine zentrale Handlungsempfehlung besteht darin, zeitliche Hürden zu reduzieren, etwa durch die Bereitstellung digitaler Aufzeichnungen sowie die Möglichkeit, an BGF-Angeboten im Rahmen der Arbeitszeit teilzunehmen.
Die Inhalte der Masterthesis beschreiben die Realisierung eines ersten Entwicklungsstandes eines Serienprüfstands für permanenterregte Synchronmotoren (kurz: PMSM). Der entstehende Prüfstand verfolgt das Ziel, eine Endprüfung der Motoren als letzten Schritt der Motorfertigung durchzuführen, um somit wichtige Betriebskennwerte des entsprechenden Motors mittels einfacher Messaufbauten zu erfassen. Der Motorprüfstand wird auf Basis eines SPS-basierten Mess- und Steuerungskonzeptes aufgebaut, welches durch seine Modularität Möglichkeiten zur späteren Erweiterung bietet. Im Zuge der in der Thesis umzusetzenden Motorprüfung werden zwei wesentliche Prüfverfahren umgesetzt.
Im ersten Schritt erfolgt die Ermittlung des motorspezifischen Kommutierungswinkel-Offset, welcher für den Betrieb des Motors an einem geeigneten Antriebswechselrichter benötigt wird. Dazu werden verschiedene Bestimmungsverfahren simulativ entwickelt und verglichen. Das Grundwellenmodell der PMSM bietet dabei die theoretische Grundlage zur Umsetzung.
Ein PLL-Algorithmus wird später zur Realisierung dieses ersten Prüfschrittes umgesetzt. Mit der Voraussetzung des korrekt bestimmten Kommutierungswinkel-Offset erfolgt ein zweiter Prüfschritt. Dabei werden bestimmte Kennlinien des Prüfmotors unter Belastung ermittelt sowie eine parallel dazu durchgeführte Wirkleistungsmessung umgesetzt. Bei der Realisierung des zweiten Prüfschrittes und der anschließenden Ergebnisauswertung wird insbesondere der Einfluss des zuvor bestimmten Winkeloffsets auf das Betriebsverhalten des Motors aufgezeigt.
In dieser Arbeit wird die Neukonzeptionierung vom mehrachsigen Gelenkverschleißprüfstand der IAMT Prüfsysteme GmbH mittels Berechnung, Simulation und Systemidentifikation für eine künftige Regelung untersucht. Ziel ist hierbei die Auslegung der Antriebe, das Erstellen einer Simulation für die Bewertung von Leistungsgrenzen, Regelbarkeit und Übersprecheffekten sowie die Durchführung und Bewertung einer Black-Box Systemidentifikation in Bezug auf eine künftige verbesserte Reglerentwicklung.
Hierzu werden zunächst die Antriebe anhand von definierten Auslegungspunkten durch Berechnung ausgelegt und ausgewählt. Damit wird ein Simulationsmodell (Mehrkörpersystem, Elektromechanik, Hydraulik, Regelung) erstellt und parametriert. Mithilfe des Simulationsmodells mit klassischer Regelung wird die Bewertung der Leistungsgrenzen und des Übersprechens durchgeführt. Ebenso dient sie der Datengenerierung für die Systemidentifikation mit ARX-, NLARX-, ÜTF-, Zustandsraum- und Hammerstein-Wiener Modellen.
Die regelungs- und antriebstechnischen Grenzen des Systems und die Auswirkungen des Übersprechens wurden hier deutlich. Als Ergebnis der Systemidentifikation konnte gezeigt werden, dass mit passenden Strukturvorgaben sowie Anregungssignalen ein lineares Mehrgrößen ARX-Modell für eine künftige Reglerentwicklung als guter Startpunkt geeignet ist. Die Arbeit liefert somit die Grundlage für eine Weiterentwicklung oder schrittweisen Automatisierung der Reglereinstellung an Prüfständen der IAMT-Prüfsysteme GmbH.
Die Diplomarbeit mit dem Titel „Entwicklung eines Fertigungskonzeptes für die Serienfertigung von Gehäusen für FIS-Anzeiger und Integration in eine bestehende Fertigungsstruktur eines mittelständischen Unternehmens“ umfasst die Planung und Auslegung einer Serienfertigung sowie deren Integration in eine bestehende Produktionsstruktur.
Nach einer wissenschaftlichen Grundlagenbetrachtung wird eine fertigungsbezogene Planung durchgeführt, die unter anderem eine Ist-Analyse der bestehenden Produktion sowie die Analyse des zukünftigen Produktionsprogrammes umfasst. Außerdem wird ein geeignetes Produktionssteuerungsverfahren mit Hilfe einer Nutzwertanalyse gesucht, deren Ergebnis das Kanban-Prinzip als voraussichtlich geeignetstes Steuerungsverfahren identifiziert. Auf dieser Grundlage werden Fertigungslosgrößen bestimmt und die benötigten Arbeitsmittel hinsichtlich Anzahl und Auslastung dimensioniert. Im Anschluss erfolgt eine logistikbezogene Planung mit einer Analyse des Leistungsprogrammes hinsichtlich Lagerung und Transport sowie einer Behälterdimensionierung zur Bestimmung der benötigten Ladungsträger und Lagerorte. Aufgrund begrenzter Flächen an beiden Standorten werden bei der anschließenden Layoutplanung Kompromisslösungen entwickelt, die dennoch eine regelkonforme Umsetzung ermöglichen. Abschließend wird ein Umsetzungsplan für die Realisierung der entwickelten Konzepte erstellt.
Das Ergebnis der Arbeit stellt die Umsetzung des entwickelten Fertigungskonzeptes dar, wobei darauf hingewiesen wird, dass eine Analyse unter Serienbedingungen nach Produktionsanlauf zur Optimierung sinnvoll erscheint.
Um dem Ruf der Tuningszene - legal mit einer Simson Schwalbe mehr als 40% der ur-sprünglichen Leistung fahren zu dürfen nachzukommen – wurde bei der Firma WESOMA in Zwickau ein Projekt ins Leben gerufen, welches genau diesem Ruf nachkommen soll. Dabei soll ein Rahmen entstehen, welcher später als Ersatzteil vertrieben werden kann und dabei die gesetzlichen Vorgaben erfüllt und sogar übertrifft, um im Anschluss eine Be-triebserlaubnis zu erlangen.
Durch eine Kombination experimenteller und numerischer Verfahren werden Untersu-chungen angestellt, um eventuelle Schwachstellen im Rahmen ausfindig zu machen. Da-zu werden sowohl händische Berechnungen angestellt als auch Analysen mittels der Fini-te-Elemente-Methode durchgeführt. Zudem werden nach einer 3D-Laservermessung und einer Farbeindringprüfung auch reelle Fahrtests durchgeführt, um mittels Dehnmessstrei-fen die realen Belastungen zu erfassen, welche während der Fahrt im Rahmen auftreten.
Um diesen Rahmen später in Serie fertigen zu können, werden die Wirtschaftlichkeit ver-schiedener Werkstoffe sowie Arten der notwendigen Versteifungen gegeneinander abge-wogen. Ziel dieser Arbeit soll es sein einen Rahmen zu konstruieren, welcher die geforder-ten Ansprüche erfüllt, um diesen später gesetzeskonform im Straßenverkehr bewegen zu dürfen.
Die Prüfung der Technischen Sauberkeit stellt in der Automobilindustrie einen wesentlichen Bestandteil der Qualitätssicherung dar. Gleichzeitig sind die zugehörigen Prüfprozesse häufig durch hohe manuelle Aufwände, komplexe Abläufe und unzureichend standardisierte Planungsgrundlagen gekennzeichnet. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines methodischen Leitfadens zur systematischen Analyse, Bewertung und Optimierung industrieller Prüfprozesse zur Technischen Sauberkeit. Hierzu werden Methoden des Qualitätsmanagements, Prozessmanagements und der Arbeitswissenschaft zu einem ganzheitlichen Vorgehensmodell kombiniert. Der Leitfaden umfasst die strukturierte Erfassung und Modellierung bestehender Prozesse mittels geeigneter Methoden der Prozessmodellierung (z. B. ereignisgesteuerte Prozessketten und Swimlane-Darstellungen), die Durchführung eines REFA-basierten Arbeitsstudiums zur Ermittlung von Zeitanteilen und Vorgabezeiten sowie die Analyse von Störgrößen, Stillstandszeiten und weiteren nicht wertschöpfenden Prozessbestandteilen. Ergänzend werden Risiken hinsichtlich der Belastbarkeit von Planungsdaten bewertet und Optimierungspotentiale systematisch identifiziert. Die Anwendbarkeit des entwickelten Vorgehens wird anhand eines industriellen Prüfprozesses im Umfeld der Technischen Sauberkeit exemplarisch demonstriert. Dabei werden betriebliche Besonderheiten einer durchgeführten Fallstudie bei der LINAMAR Antriebstechnik GmbH abstrahiert und die gewonnenen Erkenntnisse in allgemein gültige Handlungsempfehlungen überführt. Das Ergebnis ist ein praxisorientierter Best-Practice-Leitfaden, der Unternehmen bei der Standardisierung, Bewertung und kontinuierlichen Verbesserung von Prüfprozessen unterstützt. Die Arbeit leistet einen Beitrag zur methodischen Weiterentwicklung der Prozessanalyse im industriellen Qualitätswesen und schafft eine Grundlage für effizientere und besser planbare Prüfprozesse im Bereich der Technischen Sauberkeit.
Detection of Germanium Nanocrystals as Tracer Materials in Polypropylene via Raman Spectroscopy
(2026)
Increasing regulatory demands for high-quality plastic recycling create a strong need for novel tracer systems that enable reliable polymer identification and sorting. This feasibility study evaluates germanium nanocrystals (GeNCs) as Raman-detectable tracer materials in polypropylene (PP). The synthesis of GeNC/PP composite materials possessing various GeNC contents via a solvent-based intercalation process followed by compounding and injection molding is reported. Hydride-terminated GeNCs were synthesized and subsequently functionalized with dodecyl ligands to ensure chemical stability, compatibility with the polymer matrix, and processability under conventional melt-processing conditions. The dodecyl-functionalized GeNCs were successfully stabilized and homogeneously integrated into the PP matrix. Raman spectroscopy demonstrates the clear detection of GeNCs within the composites through a characteristic Ge–Ge optical phonon mode at 296 cm−1, which is well separated from the intrinsic Raman bands of polypropylene. The Raman signal intensity increases systematically with increasing GeNC concentration. Raman mapping reveals an overall homogeneous distribution of the nanocrystals within the polymer, while a slight tendency toward agglomeration is observed at higher loadings. These results demonstrate that GeNCs are well suited as optically detectable tracers for polypropylene and can be reliably identified using Raman spectroscopy, highlighting their potential for tracer-based sorting concepts in advanced recycling and digital material passport applications.
Die Entwicklung einer positiven Sicherheitskultur gilt als ein Erfolgsfaktor für eine Verbesserung der Arbeitssicherheit. Die vorliegende Masterarbeit untersucht die Entwicklung der Sicherheitskultur innerhalb eines Teilbereiches der enviaM-Gruppe im Zeitraum von 2020 bis 2025. Grundlage bildet eine Vorher-Nachher-Analyse durch zwei Mitarbeiterbefragungen sowie ausgewählter Betriebssicherheitskennzahlen.
Ziel ist die Bewertung der Wirksamkeit umgesetzter Maßnahmen im Arbeitsschutz und die Ableitung eines wissenschaftlichen Konzeptes zur Weiterentwicklung der Sicherheitskultur. Die theoretische Grundlage umfasst zentrale Ansätze der Arbeitssicherheit, Sicherheitskultur, deren Einflussfaktoren sowie Methoden der Wirksamkeitsüberprüfung. Zur Einordnung der Sicherheitskultur wurden insbesondere die Sicherheitskulturelemente Führung, Struktur und Prozesse sowie das Modell der Bradley Curve™ herangezogen. Im empirischen Teil erfolgt die Analyse betriebsinterner Unfall- und Ereignisdaten sowie die Bewertung der Sicherheitskultur anhand der Mitarbeiterbefragungen aus den Jahren 2020 und 2025. Ergänzend wurden die eingeführten Maßnahmen zur Verbesserung der Sicherheitskultur hinsichtlich ihrer Wirksamkeit untersucht.
Auf Grundlage der Ergebnisse wurde ein phasenorientiertes Konzept entwickelt, das bestehende wirksame Maßnahmen fortführt und neue begründete Ansätze ergänzt. Die Arbeit zeigt, dass die Weiterentwicklung der Sicherheitskultur als langfristiger Prozess zu verstehen ist, der eine systematische Evaluation und die aktive Beteiligung aller Akteure erfordert.
Entwicklung eines modularen Spritzgießwerkzeugs für die Kleinserienfertigung von Betriebsmitteln
(2026)
Die interne Betriebsmittelfertigung der Volkswagen Sachsen GmbH ist ein recht junger Geschäftsprozess, welcher im Zuge eines Insourcings in die Firma integriert wurde. Durch eine Übernahme des Maschinenparks, der Software und des Know-hows der ehemaligen externen Firma, welche diesen Prozess bis dahin übernahm, ist der Geschäftsprozess im hohen Maße determiniert und bietet Raum für die Suche nach Optimierungspotential, angepasst auf die aktuellen und sich stetig ändern Rahmenbedingungen. Nach einer Analyse des Prozesses ist ersichtlich, dass die aktuelle Fertigung auf ein Höchstmaß an Flexibilität, allerdings auf Kosten der Möglichkeit, umfangreichere Losgrößen bis hin zu Kleinserien effizient zu fertigen, ausgelegt ist. Dies legt die Schlussfolgerung nahe, zu analysieren wie und in welchem Umfang ein zusätzliches Fertigungsverfahren die Betriebsmittelwerkstatt im wirtschaftlichen
und technischen Sinne ergänzen kann.
Da die Herstellung von Kleinserien aus thermoplastischem Kunststoff die Aufgabe dieses Fertigungsverfahrens ist, fällt dabei die Wahl auf den Spritzguss. Dieses weit verbreitete Verfahren bietet die Möglichkeit höchste Anforderungen an Bauteilqualität, Wiederholbarkeit und Automatisierung zu erfüllen, ist allerdings in seiner konventionellen Form auf die Fertigung von Großserien ausgelegt. Der Ansatz, dieses Verfahren mit der additiven Fertigung in Form von wechselbaren Werkzeugen zu kombinieren, ist in der Lage die Vorteile des Spritzgusses mit der Flexibilität der additiven Fertigung zu vereinen und schöpft das festgestellte
Optimierungspotential vollumfänglich aus. Die Arbeit zeigt hierzu eine umfassende technische Lösung in Form eines flexiblen Werkzeugträgers auf und weist die Wirtschaftlichkeit des Projektes bezogen auf die aktuelle Fertigung nach.
Despite their excellent torsional and bending strength, the economical production of hypotrochoidal profiles (H-profiles) remains an obstacle to their use. Due to the tool clearance angle, the commercially available twin-spindle turning process has limited ability to manufacture many of the profiles standardized according to DIN 3689 (Deutsches Institut für Normung). On the other hand, the manufacturing of cycloidal as a non-involute special geometry using generating processes (hobbing or continuous generating grinding) depends critically on the accuracy of the tool geometry—whether a hobbing cutter or a grinding worm. Conventional tool design methods—based on approximations, involute-derived profiles, or iterative trial-and-error corrections—face fundamental limitations: unpredictable cutting force variations, elevated surface roughness, and limited process capability. However, if the exact tool geometry has been determined analytically, the same machine achieves significantly better performance. In this work, the exact tool geometry conjugated to the H-profile for profile manufacturing is determined based on the gearing law. This provides modular H-profile manufacturing without deviations. Consequently, a design concept that enables the implementation of all existing rolling processes—including gear hobbing, gear shaping, gear planning, and other variants such as gear grinding—is presented. For profile shaping of hollow contours, the transfer ratio is considered and a curve conjugated to the profile contour is determined for the tool. A CAD-based simulation shows very good consistency with the analytically determined tool geometry.