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EFB-Forschungsbericht Nr. 067

Technologiespeicher Mechanische Fügetechnik. Beispiel Durchsetzfügetechnik

efb67

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Ortwin Hahn, Dipl.-Ing. Uwe Klemens Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Paderborn

128 Seiten (Sw 123, Abb., 14 Tab.)

ISBN: 978-3-86776-124-6

Preis (Digital) EUR 88,00

Preis (Print) EUR 98,40

Schlagwörter: Fügetechnik, mechanische Pressen, durchsetzt

Zusammenfassung

Zunehmend gewinnen mechanische Fügeverfahren wie das Durchsetzfügen an Bedeutung. Dem industriellen Einsatz der Durchsetzfügetechnik stehen häufig noch unzureichende Kenntnisse in Bezug auf die verfahrensspezifischen Besonderheiten entgegen. Es ist derzeit äußerst schwierig, zu einer fundierten Entscheidungsgrundlage bei der Auswahl einer Technologie für konkrete Anwendungen zu kommen.

Ein Überblick über das Fachgebiet erfordert das Studium zahlreicher Fachpublikationen. In der Praxis erweist sich dieses als zeit- und kostenaufwendig und nicht immer effektiv. Das verfügbare Angebot an Wissen über die Durchsetzfügetechnik ist nur eingeschränkt überschaubar und häufig nicht zielgerecht auszuwerten und anzuwenden. Elektronische Informationssysteme können dem potentiellen Nutzer dieser Technologie eine entscheidende Unterstützung bieten. Wissensbasierte Systeme bieten die Möglichkeit, schnell und effektiv zu informieren und bei konkreten Verbindungsaufgaben zu assistieren. Sie ermöglichen es, das Potential dieser Fügetechnologie einem größeren Kreis von Anwendern verfügbar zu machen.

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden für die betrieblichen Bereiche Entwicklung, Konstruktion, Fertigung und Qualitätswesen Fakten und Kenntnisse bezogen auf Durchsetzfügeverfahren zusammengetragen, systematisch aufbereitet, strukturiert und in einem wissensbasierten System abgebildet. Es ist ein wissensbasiertes System zum Durchsetzfügen, der Technologiespeicher Mechanische Fügetechniken - Beispiel Durchsetzfügetechnik, entwickelt worden. Der Technologiespeicher Durchsetzfügen bietet Hilfe bei der Auswahl einer Technologie für konkrete Anwendungen und informiert über die Möglichkeiten und Grenzen dieser Fügetechnologie.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, gliedert sich der Technologiespeicher Durchsetzfügen in einen Informations- und einen Problemlösungsteil. Im Informationsteil werden Informationen zum Durchsetzfügen und zu Besonderheiten beim Einsatz dieser Technik bereitgestellt.
Der Anwender kann sich in der Art eines elektronischen Buches über diese Technologie und die angrenzenden technischen und wirtschaftlichen Wissensgebiete informieren. Dabei werden die Möglichkeiten dieses Mediums konsequent genutzt. Neben den umfangreichen und flexiblen Verknüpfungsmöglichkeiten bietet der Computer die Möglichkeit, individuell auf den Kenntnisstand des Anwenders einzugehen. Mehrere Kapitel gliedern das Wissen über das Durchsetzfügen und führen entsprechend den Anforderungen den Anwender durch das Wissensgebiet.

Eine Vorgehensweise, die sich sequentiell an den einzelnen Kapiteln orientiert, ist ebenso möglich wie die direkte Auswahl der jeweils in Frage kommenden Themen. Mittels der Rechnertechnik kann der Anwender schneller über neue Daten und Fakten, beispielsweise neue Durchsetzfügewerkzeuge und Untersuchungsergebnisse, informiert werden als mit konventionellen Untersuchungsberichten und Veröffentlichungen.

Im Problemlösungsteil kann der Anwender verschiedene Angaben zur Beschreibung seiner konkreten Fügeaufgabe machen. Bei der Definition des Fügeproblems wird er durch eine Menüführung und erläuternde Grafiken unterstützt. Der Anwender wird auf nicht plausible Eingaben hingewiesen. In einer nicht vorgegebenen Reihenfolge brauchen dem Technologiespeicher nur die bekannten Daten mitgeteilt zu werden. Auf der Grundlage dieser Informationen ermittelt das System das Konsultationsergebnis.

Das Ergebnis kann Konstruktions- und Fertigungshinweise für den Einsatz des Durchsetzfügens ebenso beinhalten wie die Auswahl einzelner Verfahrensvarianten und Werkzeugsysteme. Die Systemantworten können über Bildschirm und Drucker angezeigt und ausgegeben werden. Die iterative Lösungsfindung ist über die Variation der eingegebenen Daten auf der Grundlage der angezeigten Systemlösung möglich. Unterstützt wird sie durch die Erklärungsfähigkeit des Technologiespeichers. Das System vermittelt dem Anwender den jeweiligen Inferenzprozeß. Er erhält nicht nur eine Lösung seiner Fügeaufgabe; der Lösungsweg wird über einzelne Erklärungstexte erläutert.

Der Technologiespeicher zeichnet sich durch seine modulare und offene Bauweise aus. Die konsequente Aufteilung in Wissensbasis und Datenbasis sowie in einzelne, überschaubare Wissens und Datenbanken erleichtert die Pflege des Systems. Die Implementierung des Wissens wurde soweit wie möglich derart durchgeführt, daß Änderungen und Ergänzungen ohne Programmiererfahrung möglich sind. Datenbestände können durch geeignete Eingabe-, Lösch- und Änderungsmasken modifiziert werden. Die Einbindung externer Daten ist ebenso möglich wie die Portierung bestehender Datenbestände. Neben den einzelnen Datenbanken ist regel- und objektorientiertes Wissen in den Technologiespeicher implementiert worden, welches ebenfalls geändert und ergänzt werden kann. Damit liegt ein System vor, das jederzeit durch neue Forschungsergebnisse und Verfahrensvarianten aktualisiert und an die Bedürfnisse der Anwender angepaßt werden kann.

Das wissensbasierte System versetzt insbesondere die mittelständische Industrie in die Lage, bei der Auswahl einer für das jeweilige Fügeproblem technologisch geeigneten und wirtschaftlichen Durchsetzfügetechnik sowie bei der Bauteilkonstruktion und -fertigung auf den Kenntnisstand zurückzugreifen, der an Forschungsstellen und in einzelnen Bereichen der Praxis bereits vorhanden ist. Da das System auf einem PC lauffähig ist, kann es auf die bestehenden Hard- und Saftwareumgehungen übertragen werden. Die grafische Benutzeroberfläche ist einfach zu bedienen und setzt nur geringe Rechnerkenntnisse des Anwenders voraus. Dem Anwender wird fachspezifisches Wissen für einen erfolgreichen und wirtschaftlichen Einsatz von Durchsetzfügeverfahren zur Verfügung gestellt.

Aus der Wissensstrukturierung und -aufbereitung ergeben sich vor dem Hintergrund der betrieblichen Praxis, insbesondere der zahlreichen Werkstoffe und Anwendungsfälle, Unstimmigkeiten und Wissenslücken. Die Durchführung von weiteren experimentellen, numerischen und analytischen Untersuchungen mit technisch und wirtschaftlich wichtigen Werkstoffen und Beschichtungen sowie die Erarbeitung von zusätzlichen Berechnungskonzepten ist notwendig. Die Ergebnisse dieser zukünftigen Untersuchungen sollten zur Erweiterung des Technologiespeichers dienen.

Das Forschungsvorhaben „Technologiespeicher Mechanische Fügetechnik. Beispiel Durchsetzfügetechnik“ wurde unter der Fördernummer AiF-Nr.: 9077 von der EFB e.V finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AIF e.V) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWI) gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 67 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

Abkürzungen
1 Einleitung
2 Stand der Erkenntnisse
2.1 Durchsetzfügen
2.1.1 Begriffsbestimmung durchsetzgefügter Verbindungen
2.1.2 Klassifizierung durchsetzgefügter Verbindungen
2.1.2.1 Einstufiges Durchsetzfügen
2.1.2.2 Mehrstufiges Durchsetzfügen
2.1.3 Allgemeine Eigenschaften von Durchsetzfügeverbindungen
2.2 Wissensbasierte Systeme
2.2.1 Grundlagen
2.2.2 Entwicklungswerkzeuge
2.2.2.1 Wissensbasierte Systeme
2.2.2.2 Datenbanken
2.2.3 Entwicklung
3 Aufgabenstellung und Zielgruppendefinition
3.1 Aufgabenstellung
3.2 Analyse und Abgrenzung der Aufgabenstellung
3.3 Beschreibung der Zielgruppe
4 Software- und Hardwarevoraussetzungen
4.1 Softwarevoraussetzungen
4.1.1 Grundvoraussetzungen
4.1.2 Entwicklungswerkzeug ToolBook
4.1.3 Entwicklungswerkzeug Nexpert Object
4.1.4 Entwicklungswerkzeug Paradox für Windows
4.1.5 Laufzeitversionen
4.2 Hardwarevoraussetzungen
5 Wissensakquisition und Wissensstrukturierung
5.1 Wissensakquisition
5.2 Strukturierung und Aufbereitung des Wissens zum Durchsetzfügen
6 Programmiertechnische Realisierung des Technologiespeichers
6.1 Installation
6.2 Übersicht
6.3 Systemarchitektur
6.4 Oberfläche
6.5 Navigation
6.6 Datenbank
6.7 Regelverarbeitung
6.8 Ergänzung und Wartung
7 Konsultationsmöglichkeiten des Technologiespeichers
7.1 Übersicht
7.2 Bedienung
7.2.1 Die Menüleiste
7.2.2 Navigation durch Übersichtsseiten
7.2.3 Navigation durch Schaltflächen, Führungswörter und Auswahlfelder
7.2.4 Vergrößerungs- und Verkleinerungsfunktionen
7.3 Informationen über das Durchsetzfügen
7.3.1 Demonstration
7.3.2 Verfahren
7.3.3 Werkzeuge
7.3.4 Fügeeinrichtungen
7.3.5 Konstruktions- und Fertigungshinweise
7.3.6 Qualitätssicherung
7.3.7 Anwendungsbeispiele
7.3.8 Untersuchungsmethoden
7.3.9 Untersuchungsergebnisse
7.3.10 Werkstoff
7.3.11 Kostenrechnung
7.3.12 Recycling
7.3.13 Kombinationen
7.3.14 Hersteller
7.3.15 Literatur
7.3.16 Begriffe
7.3.17 Fremdwörterverzeichnis
7.3.18 Stichwörterverzeichnis
7.4 Bearbeitung konkreter Fügeaufgaben
7.4.1 Definition der Fügeaufgabe
7.4.2 Regelbasierte Verarbeitung und Lösungsdarstellung
7.4.3 Datenbasierte Verarbeitung und Lösungsdarstellung
8 Zusammenfassung und Ausblick
9 Literatur.