Holdings: Entwicklung und Validierung einer automatisierten, dreidimensionalen Oberflächenanalyse zur Qualitätskontrolle von additiv gefertigten Bauteilen

Entwicklung und Validierung einer automatisierten, dreidimensionalen Oberflächenanalyse zur Qualitätskontrolle von additiv gefertigten Bauteilen:

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Bibliographic Details
Main Author:	Grimm, Tobias (Author)
Format:	Thesis Book
Language:	German
Published:	Aachen Shaker Verlag 2016
Edition:	[1. Auflage]
Series:	Berichte aus der Fertigungstechnik
Subjects:	Industrieroboter Oberflächenprüfung Isotropie Positionierung Oberflächenstruktur Qualitätssicherung Rapid Prototyping > Fertigung Konfokale Mikroskopie Mechanische Eigenschaft Oberflächeneigenschaft Werkstück konfokale Mikroskopie Additive Fertigung Hochschulschrift
Online Access:	Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis
Physical Description:	XVIII, 188 Seiten Illustrationen 21 cm, 312 g
ISBN:	9783844050097 3844050094

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adam_text	INHALTSVERZEICHNIS ABKUERZUNGSVERZEICHNIS.................................................................................................. XI FORM ELZEICHEN.............................................................................................................. XIII 1 EINLEITUNG......................................................................................................................... 1 2 GRUNDLAGEN UND STAND DER ERKENNTNISSE...................................................................5 2.1 ADDITIVE FERTIGUNGSVERFAHREN...............................................................................5 2.1.1 DATENGENERIERUNG, STL-FORMAT UND BAUTEILORIENTIERUNG .................................. 5 2.1.2 FERTIGUNG DER BAUTEILE ........................................................................................... 7 2.1.3 NACHBEARBEITUNG................................................................................................... 10 2.2 GEGENUEBERSTELLUNG TECHNISCHER OBERFLAECHEN KONVENTIONELLER UND ADDITIVER FERTIGUNGSVERFAHREN..............................................................................................10 2.3 OBERFLAECHENANALYSE BEI ADDITIVEN FERTIGUNGSVERFAHREN ................................ 14 2.3.1 ZWEIDIMENSIONALE TAKTILE OBERFLAECHENMESSVERFAHREN......................................15 2.3.2 DREIDIMENSIONALE OPTISCHE OBERFLAECHENMESSVERFAHREN....................................16 2.3.3 ERKENNTNISSE DER OBERFLAECHENANALYSE BEIM LASER-SINTERN ............................... 18 2.3.4 ERKENNTNISSE DER OBERFLAECHENANALYSE BEIM LASER-STRAHLSCHMELZEN ............... 21 2.3.5 BEWERTUNG DER BISHERIGEN ERKENNTNISSE ZUR OBERFLAECHENANALYSE D E R ................ ADDITIVEN F ERTIGUNGS VERFAHREN............................................................................25 2.4 OBERFLAECHENANALYSE DURCH INDUSTRIEROBOTER....................................................30 2.4.1 ROBOTERPROGRAMMIERUNG UND AUTOMATISIERTE PFADGENERIERUNG ........................ 31 2.4.2 BEWEGUNGSARTEN UND -OPTIMIERUNG VON INDUSTRIEROBOTERN ............................... 33 3 AUFGABENSTELLUNG UND ZIELSETZUNG............................................................................37 4 ENTWICKLUNG EINER AUTOMATISIERTEN, DREIDIMENSIONALEN OBERFLAECHENMESSUNG FUER ADDITIV GEFERTIGTE BAUTEILE.................................................................................... 41 4.1 HARDWARETECHNISCHE L OESUNG...............................................................................41 4.1.1 KONFOKALMIKROSKOPIE ALS FLAECHENHAFTES OPTISCHES MESSVERFAHREN ................. 41 4.1.2 ROBOTERPARAMETER UND -KONFIGURATION ............................................................... 43 4.1.3 AUFNAHME DER BAUTEILE FUER DEN QUALITAETSSICHERUNGSPROZESS ............................ 48 4.1.3.1 AUFNAHME LASER-GESINTERTER BAUTEILE......................................................... 48 4.1.3.2 AUFNAHME LASER-STRAHLGESCHMOLZENER BAUTEILE ....................................... 52 4.2 SOFTWARETECHNISCHE L OESUNG.............................................................................. 55 4.2.1 ALGORITHMISCHE ANALYSE GEOMETRIEBEDINGTER PRUEFBEREICHSRESTRIKTIONEN .... 55 4.2.1.1 VIRTUELLE SENSORMODELLIERUNG ZUR MESSFLAECHENSONDIERUNG ..................... 55 4.2.1.2 APERTURABHAENGIGE SICHTFELDEVALUATION ...................................................... 58 4.2.2 ALGORITHMISCHE ANALYSE DER OBERFLAECHENORIENTIERUNG ALS GRUNDLAGE FUER EINE HERSTELLUNGSPROZESSBEZOGENE VORHERSAGE RELEVANTER PRUEFBEREICHE ........ 60 4.2.3 ALGORITHMISCHE KOORDINATENTRANSFORMATION SELEKTIERTER OBERFLAECHENSEGMENTE - EINZELPUNKTANSTEUERUNG ................................................................................... 62 4.2.3.1 KOORDINATENSYSTEME INNERHALB DES MESSAUFBAUS .................................... 63 4.2.3.2 LAGE UND ORIENTIERUNG DES ENDEFFEKTORS .................................................. 65 4.2.3.3 POSITIONIERUNG DURCH INVERSE KINEMATIK ................................................... 67 4.2.3.4 PROZESSFAEHIGKEITSNACHWEIS DER KOORDINATENTRANSFORMATION .................... 71 4.2.4 ABLEITUNG EINER SICHEREN MESSSTRATEGIE..............................................................72 4.2.5 BERECHNUNG EINER OPTIMIERTEN MESSSTRATEGIE ..................................................... 77 4.2.6 PRUEFPROZESSSIMULATION..........................................................................................79 4.2.6.1 ANALYSE DES BEWEGUNGSPROFILS..................................................................80 4.2.6.2 SIMULATIONSBASIERTE LAUFZEITBERECHNUNG .................................................. 83 4.2.6.3 SIMULATIONSBASIERTE KOLLISIONSKONTROLLE................................................... 84 4.2.6.4 VALIDIERUNG DER PRUEFPROZESSSIMULATION ..................................................... 85 5 VALIDIERUNG EINER DREIDIMENSIONALEN OBERFLAECHENANALYSE ZUR QUALITAETS KONTROLLE VON ADDITIV GEFERTIGTEN BAUTEILEN..............................................................87 5.1 DREIDIMENSIONALE OBERFLAECHENPARAMETER ........................................................ 87 5.2 VERFAHRENSSYSTEMATIK ZUR VALIDIERUNG DER OBERFLAECHENANALYSE.................89 5.2.1 PROBEKOERPERHERSTELLUNG........................................................................................89 5.2.2 DREIDIMENSIONALE OBERFLAECHENMESSUNG UND DATENAUFBEREITUNG.....................91 5.2.3 ERMITTLUNG MECHANISCHER KENNWERTE..................................................................96 5.2.4 METHODIK ZUR QUANTIFIZIERUNG VON KORRELATIONEN.............................................98 5.3 ANISOTROPE OBERFLAECHENEIGENSCHAFTEN UND AUTO-ISOTROPIE ........................... 99 5.4 KLASSIFIZIERUNG DES ORANGENHAUTEFFEKTES BEIM LASER-SINTERN DURCH OBERFLAECHENPARAMETER........................................................................................112 5.5 KLASSIFIZIERUNG VON SCHWEISSBAHNUEBERHOEHUNGEN BEIM LASER-STRAHL SCHMELZEN DURCH OBERFLAECHENPARAMETER.........................................................114 5.6 KORRELATION ZWISCHEN OBERFLAECHENPARAMETERN UND QUASISTATISCHEN MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN ADDITIV GEFERTIGTER BAUTEILE ........................... 116 5.6.1 KORRELATIONEN BEIM LASER-SINTERN..................................................................117 5.6.1.1 BETRACHTUNG DER ANALYSEMETHODIK BEIM LASER-SINTERN ...................... 117 5.6.1.2 OBERFLAECHENPARAMETER ZUR INDIKATION KRITISCHER ZUGFESTIGKEITEN BEIM LASER-SINTERN............................................................................................... 118 5.6.1.3 OBERFLAECHENPARAMETER ZUR INDIKATION KRITISCHER BRUCHDEHNUNGEN BEIM LASER-SINTERN............................................................................................... 123 5.6.1.4 OBERFLAECHENPARAMETER ZUR INDIKATION KRITISCHER E-MODULN BEIM LASER-SINTERN...............................................................................................128 5.6.2 KORRELATIONEN BEIM LASER-STRAHLSCHMELZEN .................................................... 132 5.6.2.1 BETRACHTUNG DER ANALYSEMETHODIK BEIM LASER-STRAHLSCHMELZEN ....... 132 5.6.2.2 OBERFLAECHENPARAMETER ZUR INDIKATION KRITISCHER ZUGFESTIGKEITEN BEIM LASER-STRAHLSCHMELZEN.............................................................................. 134 5.6.2.1 OBERFLAECHENPARAMETER ZUR INDIKATION KRITISCHER BRUCHDEHNUNGEN BEIM LASER-STRAHLSCHMELZEN .............................................................................. 139 5.6.2.2 OBERFLAECHENPARAMETER ZUR INDIKATION KRITISCHER E-MODULN BEIM LASER- STRAHLSCHMELZEN ..........................................................................................141 5.6.3 ZUSAMMENFASSUNG DER PARAMETERKORRELATIONEN ............................................... 146 6 PRUEFKOSTENERMITTLUNG.................................................................................................149 6.1 INVESTITIONSRECHNUNG...........................................................................................149 6.2 SPEZIFISCHE PRUEFKOSTENKALKULATION...................................................................150 6.2.1 APPLIKATIONSBEISPIEL TURBINENSCHAUFEL ........................................................... 151 6.2.2 APPLIKATIONSBEISPIEL HUEFTSCHAFTIMPLANTAT ....................................................... 153 7 SCHLUSSBETRACHTUNG.................................................................................................... 155 7.1 ZUSAMMENFASSUNG...............................................................................................155 7.2 ANWENDUNGS- UND IMPLEMENTIERUNGSPOTENZIALE DER ERLANGTEN ERKENNTNISSE......................................................................................................... 157 7.3 AUSBLICK................................................................................................................ 159 8 LITERATURVERZEICHNIS...................................................................................................163 9 ANHANG..........................................................................................................................175 9.1 POSITIONIERGENAUIGKEITSAUSWERTUNG DES STAEUBLI RX-90 ................................ 175 9.2 BEWEGUNGSSZENARIEN DES STAEUBLI R X -90 ......................................................... 177 9.3 BEWEGUNGSSZENARIENSPEZIFISCHE BERECHNUNGSMETHODEN ZUR LAUFZEITERMITTLUNG...............................................................................................179 9.4 QUANTITATIVER VERGLEICH DER SIMULIERTEN UND REALEN PROGRAMMLAUFZEIT ..181 9.5 UEBERSICHT DER KORRELIERENDEN OBERFLAECHENPARAMETER ..... . .......................... 182 9.6 INVESTITIONSRECHNUNG...........................................................................................187
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