Verfügbarkeit: Methodik der Werkstoffauswahl

Methodik der Werkstoffauswahl: der systematische Weg zum richtigen Material

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
1. Verfasser:	Reuter, Martin 1961- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	German
Veröffentlicht:	München Hanser [2021]
Ausgabe:	3., aktualisierte Auflage
Schlagworte:	Werkstoffkunde Methode Werkstoffwahl Konstruktionswerkstoff konstruktionswerkstoffe werkstoffauswahl konstruktion werkstoffauswahl kriterien werkstoffauswahl kunststoff werkstoffauswahl maschinenbau werkstoffauswahl methoden FBLEHR: Lehrbuch FBMBWERK: Werkstoffe MABA2021 Lehrbuch
Online-Zugang:	Inhaltsverzeichnis
Beschreibung:	XI, 287 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm
ISBN:	9783446468535 3446468536

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adam_text	INHALT VORWORT ......................................................................................................... IX 1 EINLEITUNG .......................................................................................... 1 2 ALLGEMEINE ASPEKTE DER WERKSTOFFSUSWAHL ............................... 5 2.1 WARUM NEUE ODER GEAENDERTE WERKSTOFFE? ................................................... 5 2.1.1 GESETZE DES MARKTES ........................................................................... 5 2.1.2 NEUE PRODUKTE ..................................................................................... 7 2.1.3 QUALITAETSPROBLEME ............................................................................... 8 2.1.4 NORMEN, VORSCHRIFTEN, BESTIMMUNGEN ............................................. 9 2.1.5 STANDARDISIERUNG ................................................................................. 11 2.1.6 WEITERE MOTIVE FUER WERKSTOFFAENDERUNGEN ....................................... 12 2.2 KOMPLEXITAET VON WERKSTOFFAUSWAHLPROZESSEN ........................................... 13 2.2.1 BEKANNTHEITSGRAD EINES MATERIALS ................................................... 13 2.2.2 PRODUKTMERKMALE MIT WECHSELWIRKUNGEN ZUR KOMPLEXITAET ........ 16 2.3 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 21 3 VORGEHENSWEISEN ZUR LOESUNG VON WERKSTOFFFRAGEN .................. 23 3.1 VERWANDTSCHAFT ZU ANDEREN LOESUNGSPROZESSEN ......................................... 23 3.2 METHODIK EINES SYSTEMATISCHEN MATERIALAUSWAHLPROZESSES .................. 30 3.3 POTENZIALE UND GRENZEN EINER METHODISCHEN MATERIALAUSWAHL .............. 35 3.4 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 38 4 PHASE I - ERMITTLUNG DER MATERIALANFORDERUNGEN ...................... 41 4.1 WECHSELWIRKUNGEN BEI DER MATERIALAUSWAHL ............................................ 45 4.2 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN ............................................................................... 55 4.3 VORGEHEN BEIM ERSTELLEN EINER MATERIALANFORDERUNGSLISTE ...................... 58 4.3.1 UEBERSETZUNG DER PRODUKT IN MATERIALANFORDERUNGEN .................... 59 4.3.2 ERMITTLUNG VON EIGENSCHAFTSGRENZEN ............................................... 62 4.3.3 DIE MATERIALANFORDERUNGSLISTE ........................................................... 70 4.4 HILFREICHE QUELLEN BEI DER SUCHE NACH MATERIALANFORDERUNGEN .............. 73 4.4.1 FERTIGUNGSTECHNISCHE MATERIALANFORDERUNGEN ................................ 73 4.4.2 SCHADENSSTATISTIKEN UND SCHADENSFAELLE ........................................... 79 4.4.3 MATERIALANFORDERUNGEN AUS KOSTENSICHT ........................................... 89 4.4.4 ABLEITUNG WEITERER MATERIALANFORDERUNGEN .................................... 103 4.5 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 104 5 PHASE II - VORAUSWAHL ........................................................................ 107 5.1 EIGENSCHAFTEN DER WERKSTOFFHAUPTGRUPPEN ............................................... 109 5.2 KRITERIEN FUER DIE VORAUSWAHL ....................................................................... 112 5.3 WERKSTOFFSCHAUBILDER ................................................................................... 115 5.3.1 MECHANISCHE WERKSTOFFKENNWERTE ................................................... 119 5.3.2 THERMISCHE EIGENSCHAFTSWERTE ......................................................... 127 5.3.3 TRIBOLOGISCHE WERKSTOFFKENNWERTE ................................................... 136 5.3.4 WERKSTOFFKOSTEN ................................................................................... 138 5.4 DESIGNPARAMETER UND MATERIALINDIZES ....................................................... 141 5.4.1 FUNKTIONSINDEX, GEOMETRIEINDEX, MATERIALINDEX .......................... 141 5.4.2 VORAUSWAHL UEBER MATERIALINDIZES ..................................................... 143 5.4.3 EINBEZIEHUNG DES KOSTENASPEKTS ..................................................... 144 5.5 LISTE MOEGLICHER MATERIALLOESUNGEN ............................................................... 147 5.6 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 149 6 PHASE III - FEINAUSWAHL UND BEWERTUNG ....................................... 151 6.1 BEURTEILUNGSKRITERIEN ................................................................................... 152 6.2 ANWENDUNG KLASSISCHER BEWERTUNGSVERFAHREN ......................................... 154 6.2.1 KOMPLEXITAET VON BEWERTUNGSVERFAHREN ........................................... 154 6.2.2 VORGEHENSWEISE BEI DER KLASSISCHEN BEWERTUNG ............................ 156 6.2.3 METHODEN ZUR ERMITTLUNG VON GEWICHTUNGSFAKTOREN .................... 157 6.2.4 AUSWERTEMETHODEN FUER DIE ERSTELLUNG VON RANGLISTEN .................. 162 6.2.4.1 BEWERTUNGSVERFAHREN OHNE GEWICHTUNG DER BEWERTUNGSMERKMALE ........................................................... 163 OE.2.4.2 METHODE DER GEWICHTETEN PUNKTEBEWERTUNG .................... 165 6.2.4.3 EINBEZIEHUNG VON GRENZWERTEN SOWIE ZIELWERTEN DER MATERIALANFORDERUNGSLISTE ............................... 169 6.2.5 BEWERTUNGSVERFAHREN IM UEBERBLICK ............................................... 171 6.3 GANZHEITLICHE AUSWAHLMETHODE NACH ASHBY ............................................. 172 6.3.1 MATERIALINDIZES IN WERKSTOFFSCHAUBILDERN ...................................... 172 6.3.2 VEREINFACHTE WERKSTOFFAUSWAHL MIT WERKSTOFFSCHAUBILDERN UND MATERIALINDIZES ........................................................................... 178 6.3.3 EINBEZIEHUNG DER FORM DURCH FORMFAKTOR ....................................... 180 6.3.4 EINBEZIEHUNG DES FERTIGUNGSVERFAHRENS ........................................ 184 6.3.5 ZIEL UND PENALTYFUNKTION FUER DIE MATERIALAUSWAHL ........................ 185 6.3.5.1 MEHRERE BEDINGUNGEN, EIN ZIEL .......................................... 186 OE.3.5.2 MEHRERE BEDINGUNGEN BEI ZWEI UND MEHR ZIELEN ............ 189 6.3.6 ANSYS GRANTA SELECTOR ....................................................................... 194 6.4 LISTE DER VERSUCHSWERKSTOFFE ....................................................................... 199 6.5 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 201 7 PHASE IV - EVALUIERUNG, VALIDIERUNG UND WERKSTOFFENTSCHEIDUNG .................................................................... 205 7.1 AUSGEWAEHLTE MOEGLICHKEITEN DER EVALUIERUNG UND VALIDIERUNG .............. 207 7.1.1 GRUNDLEGENDE BAUTEILBERECHNUNGEN .............................................. 207 7.1.2 CAD-SYSTEME ....................................................................................... 208 7.1.3 FEM-SYSTEME UND SIMULATIONEN ....................................................... 209 7.1.4 DESIGN OF EXPERIMENTS (DOE) ........................................................... 212 7.1.5 PROTOTYPEN UND RAPID PROTOTYPING ................................................... 215 7.2 ENDGUELTIGE MATERIALWAHL ............................................................................. 218 7.3 ANMERKUNGEN ZU DEN KAPITELN 8 UND 9 ..................................................... 221 7.4 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 222 8 INFORMATIONSBESCHAFFUNG ................................................................ 223 8.1 INFORMATIONSBEDARF UND DATENQUALITAET ....................................................... 223 8.2 BESCHAFFUNGSQUELLEN ..................................................................................... 227 8.3 ZUGANG ZU PRINTMEDIEN ............................................................................... 229 8.4 RECHNERGESTUETZTE INFORMATIONSSYSTEME .................................................... 234 8.4.1 EINSATZ IN DER WERKSTOFFWAHL ............................................................ 234 8.4.2 WERKSTOFFDATENBANKEN UND -INFORMATIONSSYSTEME ....................... 239 8.4.2.1 UEBER WERKSTOFFGRUPPEN ARBEITENDE INFORMATIONSSYSTEME 243 8.4.2.2 INFORMATIONSSYSTEME ZUM SCHWERPUNKT STAHL .................. 244 8.4.2.3 INFORMATIONSSYSTEME ZUM SCHWERPUNKT NICHTEISENMETALLE ................................................................. 246 8.4.2.4 KUNSTSTOFFE ............................................................................. 247 8.4.2.5 VERBUNDWERKSTOFFE ............................................................... 248 8.4.2.6 SPEZIELLE ANWENDUNGSSPEZIFISCHE INFORMATIONSSYSTEME .. 249 8.4.2.7 WERKSTOFFINFORMATIONSSYSTEME IM UEBERBLICK ...................... 251 8.5 KONTROLLFRAGEN ................................................................................................ 251 9 PROZESSBEGLEITENDE METHODEN .......................................................... 253 9.1 GENERELL EINSETZBARE METHODEN UND WERKZEUGE ....................................... 255 9.1.1 AUSWAHL DER PROJEKTORGANISATION ..................................................... 255 9.1.2 QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (QFD) ................................................. 258 9.1.3 CHECKLISTEN ......................................................................................... 261 9.1.4 DESIGN REVIEWS UND QUALITAETSBEWERTUNGEN ..................................... 262 9.2 WERKZEUGE ZUR ERMITTLUNG VON ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTEN ................ 263 9.2.1 ABC-ANALYSE (PARETO-ANALYSE) ........................................................... 263 9.2.2 KOSTENSTRUKTUREN ............................................................................... 264 9.3 WERKZEUGE ZUR AUFGABENKLAERUNG ............................................................... 266 9.3.1 FUNKTIONSANALYSE ............................................................................... 266 9.3.2 BENCHMARK ........................................................................................... 266 9.3.3 ANALYSE DES AUSFALLVERHALTENS ........................................................... 267 9.4 RISIKOANALYSEN ............................................................................................... 270 9.4.1 FEHLERMOEGLICHKEITS UND EINFLUSSANALYSE (FMEA) .......................... 271 9.4.2 FEHLZUSTANDSBAUMANALYSE ............................................................... 274 9.5 KONTROLLFRAGEN ............................................................................................... 276 LITERATURVERZEICHNIS ..................................................................................... 279 INDEX .............................................................................................................. 283
adam_txt	INHALT VORWORT . IX 1 EINLEITUNG . 1 2 ALLGEMEINE ASPEKTE DER WERKSTOFFSUSWAHL . 5 2.1 WARUM NEUE ODER GEAENDERTE WERKSTOFFE? . 5 2.1.1 GESETZE DES MARKTES . 5 2.1.2 NEUE PRODUKTE . 7 2.1.3 QUALITAETSPROBLEME . 8 2.1.4 NORMEN, VORSCHRIFTEN, BESTIMMUNGEN . 9 2.1.5 STANDARDISIERUNG . 11 2.1.6 WEITERE MOTIVE FUER WERKSTOFFAENDERUNGEN . 12 2.2 KOMPLEXITAET VON WERKSTOFFAUSWAHLPROZESSEN . 13 2.2.1 BEKANNTHEITSGRAD EINES MATERIALS . 13 2.2.2 PRODUKTMERKMALE MIT WECHSELWIRKUNGEN ZUR KOMPLEXITAET . 16 2.3 KONTROLLFRAGEN . 21 3 VORGEHENSWEISEN ZUR LOESUNG VON WERKSTOFFFRAGEN . 23 3.1 VERWANDTSCHAFT ZU ANDEREN LOESUNGSPROZESSEN . 23 3.2 METHODIK EINES SYSTEMATISCHEN MATERIALAUSWAHLPROZESSES . 30 3.3 POTENZIALE UND GRENZEN EINER METHODISCHEN MATERIALAUSWAHL . 35 3.4 KONTROLLFRAGEN . 38 4 PHASE I - ERMITTLUNG DER MATERIALANFORDERUNGEN . 41 4.1 WECHSELWIRKUNGEN BEI DER MATERIALAUSWAHL . 45 4.2 WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN . 55 4.3 VORGEHEN BEIM ERSTELLEN EINER MATERIALANFORDERUNGSLISTE . 58 4.3.1 UEBERSETZUNG DER PRODUKT IN MATERIALANFORDERUNGEN . 59 4.3.2 ERMITTLUNG VON EIGENSCHAFTSGRENZEN . 62 4.3.3 DIE MATERIALANFORDERUNGSLISTE . 70 4.4 HILFREICHE QUELLEN BEI DER SUCHE NACH MATERIALANFORDERUNGEN . 73 4.4.1 FERTIGUNGSTECHNISCHE MATERIALANFORDERUNGEN . 73 4.4.2 SCHADENSSTATISTIKEN UND SCHADENSFAELLE . 79 4.4.3 MATERIALANFORDERUNGEN AUS KOSTENSICHT . 89 4.4.4 ABLEITUNG WEITERER MATERIALANFORDERUNGEN . 103 4.5 KONTROLLFRAGEN . 104 5 PHASE II - VORAUSWAHL . 107 5.1 EIGENSCHAFTEN DER WERKSTOFFHAUPTGRUPPEN . 109 5.2 KRITERIEN FUER DIE VORAUSWAHL . 112 5.3 WERKSTOFFSCHAUBILDER . 115 5.3.1 MECHANISCHE WERKSTOFFKENNWERTE . 119 5.3.2 THERMISCHE EIGENSCHAFTSWERTE . 127 5.3.3 TRIBOLOGISCHE WERKSTOFFKENNWERTE . 136 5.3.4 WERKSTOFFKOSTEN . 138 5.4 DESIGNPARAMETER UND MATERIALINDIZES . 141 5.4.1 FUNKTIONSINDEX, GEOMETRIEINDEX, MATERIALINDEX . 141 5.4.2 VORAUSWAHL UEBER MATERIALINDIZES . 143 5.4.3 EINBEZIEHUNG DES KOSTENASPEKTS . 144 5.5 LISTE MOEGLICHER MATERIALLOESUNGEN . 147 5.6 KONTROLLFRAGEN . 149 6 PHASE III - FEINAUSWAHL UND BEWERTUNG . 151 6.1 BEURTEILUNGSKRITERIEN . 152 6.2 ANWENDUNG KLASSISCHER BEWERTUNGSVERFAHREN . 154 6.2.1 KOMPLEXITAET VON BEWERTUNGSVERFAHREN . 154 6.2.2 VORGEHENSWEISE BEI DER KLASSISCHEN BEWERTUNG . 156 6.2.3 METHODEN ZUR ERMITTLUNG VON GEWICHTUNGSFAKTOREN . 157 6.2.4 AUSWERTEMETHODEN FUER DIE ERSTELLUNG VON RANGLISTEN . 162 6.2.4.1 BEWERTUNGSVERFAHREN OHNE GEWICHTUNG DER BEWERTUNGSMERKMALE . 163 OE.2.4.2 METHODE DER GEWICHTETEN PUNKTEBEWERTUNG . 165 6.2.4.3 EINBEZIEHUNG VON GRENZWERTEN SOWIE ZIELWERTEN DER MATERIALANFORDERUNGSLISTE . 169 6.2.5 BEWERTUNGSVERFAHREN IM UEBERBLICK . 171 6.3 GANZHEITLICHE AUSWAHLMETHODE NACH ASHBY . 172 6.3.1 MATERIALINDIZES IN WERKSTOFFSCHAUBILDERN . 172 6.3.2 VEREINFACHTE WERKSTOFFAUSWAHL MIT WERKSTOFFSCHAUBILDERN UND MATERIALINDIZES . 178 6.3.3 EINBEZIEHUNG DER FORM DURCH FORMFAKTOR . 180 6.3.4 EINBEZIEHUNG DES FERTIGUNGSVERFAHRENS . 184 6.3.5 ZIEL UND PENALTYFUNKTION FUER DIE MATERIALAUSWAHL . 185 6.3.5.1 MEHRERE BEDINGUNGEN, EIN ZIEL . 186 OE.3.5.2 MEHRERE BEDINGUNGEN BEI ZWEI UND MEHR ZIELEN . 189 6.3.6 ANSYS GRANTA SELECTOR . 194 6.4 LISTE DER VERSUCHSWERKSTOFFE . 199 6.5 KONTROLLFRAGEN . 201 7 PHASE IV - EVALUIERUNG, VALIDIERUNG UND WERKSTOFFENTSCHEIDUNG . 205 7.1 AUSGEWAEHLTE MOEGLICHKEITEN DER EVALUIERUNG UND VALIDIERUNG . 207 7.1.1 GRUNDLEGENDE BAUTEILBERECHNUNGEN . 207 7.1.2 CAD-SYSTEME . 208 7.1.3 FEM-SYSTEME UND SIMULATIONEN . 209 7.1.4 DESIGN OF EXPERIMENTS (DOE) . 212 7.1.5 PROTOTYPEN UND RAPID PROTOTYPING . 215 7.2 ENDGUELTIGE MATERIALWAHL . 218 7.3 ANMERKUNGEN ZU DEN KAPITELN 8 UND 9 . 221 7.4 KONTROLLFRAGEN . 222 8 INFORMATIONSBESCHAFFUNG . 223 8.1 INFORMATIONSBEDARF UND DATENQUALITAET . 223 8.2 BESCHAFFUNGSQUELLEN . 227 8.3 ZUGANG ZU PRINTMEDIEN . 229 8.4 RECHNERGESTUETZTE INFORMATIONSSYSTEME . 234 8.4.1 EINSATZ IN DER WERKSTOFFWAHL . 234 8.4.2 WERKSTOFFDATENBANKEN UND -INFORMATIONSSYSTEME . 239 8.4.2.1 UEBER WERKSTOFFGRUPPEN ARBEITENDE INFORMATIONSSYSTEME 243 8.4.2.2 INFORMATIONSSYSTEME ZUM SCHWERPUNKT STAHL . 244 8.4.2.3 INFORMATIONSSYSTEME ZUM SCHWERPUNKT NICHTEISENMETALLE . 246 8.4.2.4 KUNSTSTOFFE . 247 8.4.2.5 VERBUNDWERKSTOFFE . 248 8.4.2.6 SPEZIELLE ANWENDUNGSSPEZIFISCHE INFORMATIONSSYSTEME . 249 8.4.2.7 WERKSTOFFINFORMATIONSSYSTEME IM UEBERBLICK . 251 8.5 KONTROLLFRAGEN . 251 9 PROZESSBEGLEITENDE METHODEN . 253 9.1 GENERELL EINSETZBARE METHODEN UND WERKZEUGE . 255 9.1.1 AUSWAHL DER PROJEKTORGANISATION . 255 9.1.2 QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT (QFD) . 258 9.1.3 CHECKLISTEN . 261 9.1.4 DESIGN REVIEWS UND QUALITAETSBEWERTUNGEN . 262 9.2 WERKZEUGE ZUR ERMITTLUNG VON ENTWICKLUNGSSCHWERPUNKTEN . 263 9.2.1 ABC-ANALYSE (PARETO-ANALYSE) . 263 9.2.2 KOSTENSTRUKTUREN . 264 9.3 WERKZEUGE ZUR AUFGABENKLAERUNG . 266 9.3.1 FUNKTIONSANALYSE . 266 9.3.2 BENCHMARK . 266 9.3.3 ANALYSE DES AUSFALLVERHALTENS . 267 9.4 RISIKOANALYSEN . 270 9.4.1 FEHLERMOEGLICHKEITS UND EINFLUSSANALYSE (FMEA) . 271 9.4.2 FEHLZUSTANDSBAUMANALYSE . 274 9.5 KONTROLLFRAGEN . 276 LITERATURVERZEICHNIS . 279 INDEX . 283
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