Sherif Zaidan. A Work-Piece Based Approach for Programming Cooperating Industrial Robots. Herbert Utz Verlag München

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1 Sherif Zaidan A Work-Piece Based Approach for Programming Cooperating Industrial Robots Herbert Utz Verlag München

2 Forschungsberichte IWB Band 259 Zugl.: Diss., München, Techn. Univ., 2012 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek: Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, der Entnahme von Abbildungen, der Wiedergabe auf fotomechanischem oder ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen bleiben auch bei nur auszugsweiser Verwendung vorbehalten. Copyright Herbert Utz Verlag GmbH 2013 ISBN Printed in Germany Herbert Utz Verlag GmbH, München

3 Contents Nomenclature XI 1 Introduction Cooperative manipulation Cooperation in industrial manipulators Scope of work Thesis outline Literature Review Introduction Industrial robot programming techniques On-line programming Teach-in Lead-through Modern approaches Off-line programming Text-based Simulation-based Visual programming Task-level methods Interaction control Types of tasks Interaction control classification Passive control Active control Remote center compliance Impedance control Applications Industrial assembly Machining processes Cooperative manipulators: scientific research Master/slave control Hybrid position/force control Adaptive control Impedance control... 27

4 Contents Intelligent control Telepresence Miscellaneous control approaches Cooperative manipulators: commercial systems Patent Review System Features Discussion The position/force dilemma Robot architectures Programming paradigms Motivation and Objective Motivation Objective Prerequisites and Conceptual Framework Overview Task prerequisites System prerequisites Bandwidth-oriented control Sensor-based architecture Flexible information flow Intuitive human machine interfaces Framework Control Architecture Overview Basic definitions Modeling Coordinate systems Posture representation Kinematics Analysis for single manipulator Analysis for cooperative manipulators Dynamics Analysis for single manipulator Analysis for cooperative manipulators Interaction control Assist functions Force monitoring Gravity compensation Control structures Coordinated motion XIV

5 Contents Accommodation control Single manipulator mode Work-piece mode Drift issues Adaptive control Manipulator/work-piece interaction Work-piece/environment interaction Architecture Summary Software Environment Overview Requirements Environment Structural components Joints XML-based description Graphical components Signal management Transparency prerequisite Signal management scheme Control module interfacing Configuration matrices Device integration Human machine interface Workspace scaling Degree of freedom mapping External communication Ethernet Digital I/O Work-piece based virtual environment Summary Experimental Test-rig Overview Device components Robot platform Sensors Task-level peripheries Real-time platform Communication architecture Robot interface Asynchronous communication XV

6 Contents Data Transfer Rate Summary Assessment Overview Experimental validation Hand-guided programming Overview Programming procedure Experiments Off-line simulation Overview Programming procedure Experiments Autonomous assembly Overview Programming procedure Experiments Qualitative assessment Economic assessment Programming, sensors and intelligent robots - The big picture Conclusion 131 List of Figures 135 List of Tables 137 Bibliography 139 XVI

7 1 Introduction Coming together is a beginning. Keeping together is progress. Working together is success. Henry Ford 1.1 Cooperative manipulation It is commonly known that losing one human limb may severely affect the ability to tackle tasks requiring physical effort. This is clearly evident in the difficulties facing humans with impairments or physical disabilities (World Health Organization (WHO) 2007) 1. Losing even a finger may disturb the balance of gripping and manipulating an object (Laurig & Vedder 1998, P ). From a mechanical point of view, the human body could be seen as composed of several cooperative manipulator systems working in tandem to facilitate the execution of everyday-life tasks (Figure 1.1). On the smallest scale of manipulation, fingers represent the first cooperative system in the human s arsenal. Roughly thirty degrees of freedom (DOF) exhibited by the human hand offer an unprecedented level of fine manipulation and numerous techniques for flexible gripping (Lin et al. 2000). On a larger scale the human arms represent the second system, whether attached to the same body or not. Their ability to augment fingers with load sharing and manipulation in larger workspaces, render the combined hand-arm system a more so sophisticated system. Although the human legs are seldom applied together with the arms 2, it nevertheless constitutes an important ingredient of the larger manipulation capability manifested in the human body. Legs provide stable locomotion which physically expand the manipulation workspace and render it virtually infinite. Remarkably, the latter three systems rarely act alone. Instead they work together in different arrangements in accordance with the task given. For instance, moving an object from one location to another entails the simultaneous and coordinated application of all three systems. Not only are human limbs capable of working alone, but they could be cascaded with others to collaborate on larger tasks. 1 The WHO s International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF) 2 This statement is only true in the sense that hand-leg dependency is not biologically equivalent to hand-arm dependency. Otherwise it is clear that leg movement (locomotion), especially running, requires a specific synchronized arm movement

8 1 Introduction [a] Fine Manipulation [b] Load Sharing [c] Locomotion Figure 1.1: Cooperating manipulators in human beings 1.2 Cooperation in industrial manipulators In the quest to automate human tasks, engineers have sought to build manipulators which could mimic the manipulation capabilities of humans 3. Although far from replicating their performance, industrial robots helped propel production forward by rendering automation of monotonous tasks cost-effective, hereby immensely contributed to increasing manufacturing productivity (Craig 2005). As processes became more complicated and sophisticated, teams of robots cooperatively working together in unison were envisioned (Christensen et al. 2009, P. 10). From sharing a common workspace to processing a shared work-piece in tandem to working with humans in their vicinity; cooperating industrial robots (CIR) were regarded as a natural extension to the development of industrial robotics and a prerequisite for future flexible manufacturing paradigms (Rückel 2006)(Gausemeier et al. 2011). As the next logical step in a booming industry, robot manufacturers started marketing their respective cooperating robot systems in the mid 2000 s. Given their distributive and dexterous nature, CIR are ideal as flexible jigs and fixtures (Figure 1.2). By allowing several robots to hold a work-piece and to move it in tandem, the work-piece could be flexibly positioned to be processed (Stoddard et al. 2004)(Inaba &Sakakibara 2009, P. 357). Furthermore, this permits access to areas on the work-piece which are otherwise deemed inaccessible with static fixturing (Kurth 2005). The dexterity of CIR also makes them very useful in handling very large or even flexible work-piece which require synchronized movements to retain a given (Sun et al. 1996)(Tzeranis et al. 2005). In addition to utilizing the robots as dynamic fixtures, they also simplify the material flow through the work-cell by undertaking a secondary role as part handlers. Analogous 3 According to the Merriam-Webster dictionary a robot is: a machine that looks like a human being and performs various complex acts (as walking or talking) of a human being 4

9 1.2 Cooperation in industrial manipulators Load transporting & load sharing Flexible positioning Increased accessibility

10 1 Introduction to cooperation in human bodies, the advantages of CIR are increased dexterity and load sharing capability. Indeed these are readily translated into manufacturing-wide gains such as enhanced process productivity, achieving higher quality and additional flexibility (Arai et al. 1995)(Rückel & Feldmann 2005). Attaining higher process productivity ensues through reducing the investments by building more compact systems and hence requiring less components. Additionally saving redundant intermediate steps by executing processes during transport and avoiding changing fixtures which in turn reduces process cycle time and thereby increasing productivity (Reinhart et al. 2008b). On the other hand, process quality has a direct impact on product quality. Given that industrial robots are capable of accurate positioning with high repeatability this significantly increases the product quality (Reinhart & Zaidan 2009). During the execution of a process, maintaining a constant relative speed would result in a lower cycle time while simultaneously guaranteeing the process quality stays within the permissible ranges. Regarding flexibility, industrial robots are without a doubt considerably easier to reconfigure by re-programming, compared to conventional jigs and fixtures which are constructed of static structures (Lewis et al. 2003). Since industrial robots are distinguished by their capability to be adopted to variable process needs, they automatically increase the flexibility of a given process (Venkatesan &Karnan 2009). 1.3 Scope of work Regarding tightly and loosely coupled systems Cooperative operation with industrial robots covers two basic areas. The first represents the act of active engagement in executing a task together. This dictates that the manipulators are dynamically connected, commonly termed tightly coupled (Tzafestas et al. 1998). On the other hand if the manipulators don t physically interact i.e. executing tasks simultaneously, they are commonly termed loosely coupled (Cardarelli et al. 1995). Since in both cases the manipulators share a common workspace, the emphasis on the former is the dynamic interaction between the manipulators and on the latter is how to avoid collision between the manipulators during movement (Terada 1998). The thesis addresses the first case and to some degree, the second. Regarding robot type or class Although the manipulators under consideration in this work are typical commercial robots similar to those used in production facilities worldwide, it is not the author s intent to limit the scope of the ideas developed here to this particular class of robots. Hence, the arguments and methods will be treated in a manner rendering them applicable to other classes of robots, for instance dual-arm or mobile robots (Park &Park 2008)(Kume et al. 2002b). These are particularly interesting due to their small weight/payload ratio and possible mobility. Furthermore, their limited perimeter requirements make them an ideal candidate for two-handed tasks, entailing a high level of dexterity and fine manipulation. 6

11 1.4 Thesis outline 1.4 Thesis outline This thesis is divided as shown in Figure 1.3: Chapter 2 explores topics addressing CIR in both research and industrial field. Interdisciplinary topics such as programming and interaction control are not exclusively handled from a CIR point of view in order to maintain their generic scope. Based on apparent drawbacks of available technology and research efforts in this field, an approach to simplify programming of CIR is proposed in chapter 3. To translate this approach to reality, task and system prerequisites are investigated in chapter 4. Consequently a conceptual framework is developed to implement the proposed approach is developed. This framework serves as the backbone of the three subsequent chapters. In chapter 5 the control ideas behind the proposed concept are analyzed and a control architecture representing a realization of the control module in the framework will be developed. In chapter 6 a software environment representing the technical realization of the software module will be developed. Chapter 7 discusses the development of an industrial test-rig which covers the rest of the framework, namely device components and communication architecture. Chapter 8 demonstrates the feasibility of the proposed approach and its technical implementation by validating it in three different programming scenarios. Subsequently, the approach will be assessed from a technical and economical point of view. Finally, chapter 9 concludes the thesis and presents an additional outlook for further research in this field. 7

12 1 Introduction Figure 1.3: Thesis outline 8

13 KYD(QTUEJWPIUDGTKEJVG$CPF_ *GTCWUIGDGT2TQH&T+PI,/KNDGTIWPF2TQH&T+PI)4GKPJCTV+PUVKVWVHÒT 9GTM\GWIOCUEJKPGPWPF$GVTKGDUYKUUGPUEJCHVGPFGT6GEJPKUEJGP7PKXGTUKV V/ÒPEJGP $CPF_GTUEJKGPGPKO5RTKPIGT8GTNCI$GTNKP*GKFGNDGTIWPFUKPFKO'TUEJGKPWPIULCJTWPFFGPHQNIGPFGP FTGK-CNGPFGTLCJTGPGTJ NVNKEJKO$WEJJCPFGNQFGTFWTEJ.CPIG5RTKPIGT 1VVQ5WJT#NNGG_$GTNKP 5VTGKHKPIGT ' $GKVTCI \WT 5KEJGTWPI FGT <WXGTN UUKIMGKV WPF 8GTHÒIDCTMGKV OQFGTPGT (GTVKIWPIUOKVVGN )TQJC # 7PKXGTUGNNGU <GNNGPTGEJPGTMQP\GRV HÒT HNGZKDNG (GTVKIWPIUU[UVGOG (WEJUDGTIGT # 7PVGTUWEJWPI FGT URCPGPFGP $GCTDGKVWPI XQP -PQEJGP 4KGUG - -NKRUOQPVCIG OKV +PFWUVTKGTQDQVGTP /CKGT % /QPVCIGCWVQOCVKUKGTWPI CO $GKURKGN FGU 5EJTCWDGPU OKV +PFWUVTKGTQDQVGTP.WV\ 2.GKVU[UVGOG HÒT TGEJPGTKPVGITKGTVG #WHVTCIUCDYKEMNWPI : 5WOOGT * /QFGNN \WT $GTGEJPWPI XGT\YGKIVGT #PVTKGDUUVTWMVWTGP -NKRRGN % /QDKNGT 4QDQVGT KO /CVGTKCNHNW GKPGU HNGZKDNGP (GTVKIWPIUU[UVGOU 5KOQP 9 'NGMVTKUEJG 8QTUEJWDCPVTKGDG CP 0%5[UVGOGP 4CUEJGT 4 'ZRGTKOGPVGNNG 7PVGTUWEJWPIGP \WT 6GEJPQNQIKG FGT -WIGNJGTUVGNNWPI $ÒEJU 5 #PCN[VKUEJG 7PVGTUWEJWPIGP \WT 6GEJPQNQIKG FGT -WIGNDGCTDGKVWPI *GWUNGT *, 4GEJPGTWPVGTUVÒV\VG 2NCPWPI HNGZKDNGT /QPVCIGU[UVGOG *WP\KPIGT + 5EJPGKFGTQFKGTVG 1DGTHN EJGP -KTEJMPQRH 2 'TOKVVNWPI OQFCNGT 2CTCOGVGT CWU ªDGTVTCIWPIUHTGSWGP\I PIGP 2KNNCPF 7 'EJV\GKV-QNNKUKQPUUEJWV\ CP 0%&TGJOCUEJKPGP 5CWGTGT %J $GKVTCI HÒT GKP <GTURCPRTQ\G OQFGNN /GVCNNDCPFU IGP $CTVJGNOG 2 /QPVCIGIGTGEJVGU -QPUVTWKGTGP FWTEJ FKG +PVGITCVKQP XQP 2TQFWMV WPF /QPVCIGRTQ\G IGUVCNVWPI -CTUVGFV - 2QUKVKQPUDGUVKOOWPI XQP 1DLGMVGP KP FGT /QPVCIG WPF (GTVKIWPIUCWVQOCVKUKGTWPI 4GKVJQHGT 0 0WV\WPIUUKEJGTWPI XQP HNGZKDGN CWVQOCVKUKGTVGP 2TQFWMVKQPUCPNCIGP 2GKMGT 5V 'PVYKEMNWPI GKPGU KPVGITKGTVGP 0%2NCPWPIUU[UVGOU &KGUU * 4GEJPGTWPVGTUVÒV\VG 'PVYKEMNWPI HNGZKDGN CWVQOCVKUKGTVGT /QPVCIGRTQ\GUUG 5EJWIOCPP 4 0CEJIKGDKIG 9GTM\GWICWHJ PIWPIGP HÒT FKG CWVQOCVKUEJG /QPVCIG 4GKPJCTV ) (NGZKDNG #WVQOCVKUKGTWPI FGT -QPUVTWMVKQP WPF (GTVKIWPI GNGMVTKUEJGT.GKVWPIUU V\G 9TDC 2 5KOWNCVKQP CNU 9GTM\GWI KP FGT *CPFJCDWPIUVGEJPKM : $ÒTUVPGT * +PXGUVKVKQPUGPVUEJGKFWPI KP FGT TGEJPGTKPVGITKGTVGP 2TQFWMVKQP 'KDGNUJ WUGT 2 4GEJPGTWPVGTUVÒV\VG GZRGTKOGPVGNNG /QFCNCPCN[UG OKVVGNU IGUVWHVGT 5KPWUCPTGIWPI 2TCUEJ, %QORWVGTWPVGTUVÒV\VG 2NCPWPI XQP EJKTWTIKUEJGP 'KPITKHHGP KP FGT 1TVJQR FKG

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16 *GEJN %JT 2GTUQPCNQTKGPVKGTVG /QPVCIGRNCPWPI HÒT MQORNGZG WPF XCTKCPVGPTGKEJG 2TQFWMVG -TÌPGTV 7 5[UVGOCVKM HÒT FKG TGEJPGTIGUVÒV\VG JPNKEJVGKNUWEJG WPF 5VCPFCTFKUKGTWPI #NDGTV\ ( &[PCOKMIGTGEJVGT 'PVYWTH XQP 9GTM\GWIOCUEJKPGP )GUVGNNUVTWMVWTGP 2HGTUFQTH + 'PVYKEMNWPI GKPGU U[UVGOCVKUEJGP 8QTIGJGPU \WT 1TICPKUCVKQP FGU KPFWUVTKGNNGP 5GTXKEG 6TWP\GT 9 5VTCVGIKGP \WT 1P.KPG $CJPRNCPWPI DGK 4QDQVGTP OKV &-QPVWTHQNIGUGPUQTGP -WDC 4 +PHQTOCVKQPU WPF MQOOWPKMCVKQPUVGEJPKUEJG +PVGITCVKQP XQP /GPUEJGP KP FGT 2TQFWMVKQP : (KEJVOÒNNGT 0 4CVKQPCNKUKGTWPI FWTEJ HNGZKDNG J[DTKFG /QPVCIGU[UVGOG -CKUGT, 8GTPGV\VGU )GUVCNVGP XQP 2TQFWMV WPF 2TQFWMVKQPURTQ\G OKV 2TQFWMVOQFGNNGP 6TWEMU 8 4GEJPGTIGUVÒV\VG $GWTVGKNWPI XQP )GVTKGDGUVTWMVWTGP KP 9GTM\GWIOCUEJKPGP 5EJ HHGT ) 5[UVGOCVKUEJG +PVGITCVKQP CFCRVKXGT 2TQFWMVKQPUU[UVGOG : -QEJ / 4 #WVQPQOG (GTVKIWPIU\GNNGP )GUVCNVWPI 5VGWGTWPI WPF KPVGITKGTVG 5VÌTWPIUDGJCPFNWPI )G[GT / (NGZKDNGU 2NCPWPIUU[UVGO \WT $GTÒEMUKEJVKIWPI GTIQPQOKUEJGT #URGMVG DGK FGT 2TQFWMV WPF #TDGKVUU[UVGOIGUVCNVWPI /CTVKP % 2TQFWMVKQPUTGIGNWPI GKP OQFWNCTGT OQFGNNDCUKGTVGT #PUCV\.ÌHHNGT 6J #MWUVKUEJG ªDGTYCEJWPI CWVQOCVKUKGTVGT (ÒIGRTQ\GUUG /QEVG\WOC FG NC $CTTGTC,. 'KP FWTEJI PIKIGU 5[UVGO \WT EQORWVGT WPF TGEJPGTIGUVÒV\VGP %JKTWTIKG :.KPFGTOCKGT 4 3WCNKV VUQTKGPVKGTVG 'PVYKEMNWPI XQP /QPVCIGU[UVGOGP )GWGT # 'KPUCV\RQVGPVKCN FGU 4CRKF 2TQVQV[RKPI KP FGT 2TQFWMVGPVYKEMNWPI -QGJTGT, 2TQ\G QTKGPVKGTVG 6GCOUVTWMVWTGP KP $GVTKGDGP OKV )TQ UGTKGPHGTVKIWPI 'DPGT % )CP\JGKVNKEJGU 8GTHÒIDCTMGKVU WPF 3WCNKV VUOCPCIOGPV WPVGT 8GTYGPFWPI XQP (GNFFCVGP 5EJWNNGT 4 9.GKVHCFGP \WO CWVQOCVKUKGTVGP #WHVTCI XQP JQEJXKUMQUGP &KEJVOCUUGP 2KUEJGNVUTKGFGT - 5VGWGTWPI CWVQPQOGT OQDKNGT 4QDQVGT KP FGT 2TQFWMVKQP &GDWUEJGYKV\ / +PVGITKGTVG /GVJQFKM WPF 9GTM\GWIG \WT JGTUVGNNWPIUQTKGPVKGTVGP 2TQFWMVGPVYKEMNWPI -ÌJNGT 4 &KURQUKVKQP WPF /CVGTKCNDGTGKVUVGNNWPI DGK MQORNGZGP XCTKCPVGPTGKEJGP -NGKPRTQFWMVGP $CWGT. 5VTCVGIKGP \WT TGEJPGTIGUVÒV\VGP 1HHNKPG 2TQITCOOKGTWPI XQP &.CUGTCPNCIGP (GNFOCPP %J 'KPG /GVJQFG HÒT FKG KPVGITKGTVG TGEJPGTIGUVÒV\VG /QPVCIGRNCPWPI 2HQD ' /QFGNNIGUVÒV\VG #TDGKVURNCPWPI DGK (GTVKIWPIUOCUEJKPGP.GJOCPP * +PVGITKGTVG /CVGTKCNHNW WPF.C[QWVRNCPWPI FWTEJ -QRRNWPI XQP %#& WPF #DNCWHUKOWNCVKQPUU[UVGO 5RKV\PCIGN, 'THCJTWPIUIGNGKVGVG 2NCPWPI XQP.CUGTCPNCIGP 9CIPGT / 5VGWGTWPIUKPVGITKGTVG (GJNGTDGJCPFNWPI HÒT OCUEJKPGPPCJG #DN WHG.QTGP\GP, 5KOWNCVKQPUIGUVÒV\VG -QUVGPCPCN[UG KP RTQFWMVQTKGPVKGTVGP (GTVKIWPIUUVTWMVWTGP

17 Seminarberichte iwb herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart und Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universität München Seminarberichte iwb sind erhältlich im Buchhandel oder beim Herbert Utz Verlag, München, Fax , 1 Innovative Montagesysteme - Anlagengestaltung, -bewertung und -überwachung 115 Seiten ISBN Integriertes Produktmodell - Von der Idee zum fertigen Produkt 82 Seiten ISBN Konstruktion von Werkzeugmaschinen - Berechnung, Simulation und Optimierung 110 Seiten ISBN Simulation - Einsatzmöglichkeiten und Erfahrungsberichte 134 Seiten ISBN Optimierung der Kooperation in der Produktentwicklung 95 Seiten ISBN Materialbearbeitung mit Laser von der Planung zur Anwendung 86 Seiten ISBN Dynamisches Verhalten von Werkzeugmaschinen 80 Seiten ISBN Qualitätsmanagement der Weg ist das Ziel 130 Seiten ISBN Installationstechnik an Werkzeugmaschinen Analysen und Konzepte 120 Seiten ISBN D-Simulation - Schneller, sicherer und kostengünstiger zum Ziel 90 Seiten ISBN Unternehmensorganisation - Schlüssel für eine effiziente Produktion 110 Seiten ISBN Autonome Produktionssysteme 100 Seiten ISBN Planung von Montageanlagen 130 Seiten ISBN Nicht erschienen wird nicht erscheinen 15 Flexible fluide Kleb/Dichtstoffe Dosierung und Prozeßgestaltung 80 Seiten ISBN Time to Market - Von der Idee zum Produktionsstart 80 Seiten ISBN Industriekeramik in Forschung und Praxis - Probleme, Analysen und Lösungen 80 Seiten ISBN Das Unternehmen im Internet - Chancen für produzierende Unternehmen 165 Seiten ISBN Leittechnik und Informationslogistik - mehr Transparenz in der Fertigung 85 Seiten ISBN Dezentrale Steuerungen in Produktionsanlagen - Plug & Play - Vereinfachung von Entwicklung und Inbetriebnahme 105 Seiten ISBN Rapid Prototyping - Rapid Tooling - Schnell zu funktionalen Prototypen 95 Seiten ISBN Mikrotechnik für die Produktion - Greifbare Produkte und Anwendungspotentiale 95 Seiten ISBN EDM Engineering Data Management 195 Seiten ISBN Rationelle Nutzung der Simulationstechnik - Entwicklungstrends und Praxisbeispiele 152 Seiten ISBN Alternative Dichtungssysteme - Konzepte zur Dichtungsmontage und zum Dichtmittelauftrag 110 Seiten ISBN Rapid Prototyping Mit neuen Technologien schnell vom Entwurf zum Serienprodukt 111 Seiten ISBN Rapid Tooling Mit neuen Technologien schnell vom Entwurf zum Serienprodukt 154 Seiten ISBN Installationstechnik an Werkzeugmaschinen Abschlußseminar 156 Seiten ISBN Nicht erschienen wird nicht erscheinen 31 Engineering Data Management (EDM) Erfahrungsberichte und Trends 183 Seiten ISBN Nicht erschienen wird nicht erscheinen 33 3D-CAD Mehr als nur eine dritte Dimension 181 Seiten ISBN Laser in der Produktion Technologische Randbedingungen für den wirtschaftlichen Einsatz 102 Seiten ISBN Ablaufsimulation Anlagen effizient und sicher planen und betreiben 129 Seiten ISBN Moderne Methoden zur Montageplanung Schlüssel für eine effiziente Produktion 124 Seiten ISBN Wettbewerbsfaktor Verfügbarkeit Produktivitätsteigerung durch technische und organisatorische Ansätze 95 Seiten ISBN X 38 Rapid Prototyping Effizienter Einsatz von Modellen in der Produktentwicklung 128 Seiten ISBN Rapid Tooling Neue Strategien für den Werkzeug- und Formenbau 130 Seiten ISBN Erfolgreich kooperieren in der produzierenden Industrie Flexibler und schneller mit modernen Kooperationen 160 Seiten ISBN X 41 Innovative Entwicklung von Produktionsmaschinen 146 Seiten ISBN Stückzahlflexible Montagesysteme 139 Seiten ISBN Produktivität und Verfügbarkeit...durch Kooperation steigern 120 Seiten ISBN Automatisierte Mikromontage Handhaben und Positionieren von Mikrobauteilen 125 Seiten ISBN Produzieren in Netzwerken Lösungsansätze, Methoden, Praxisbeispiele 173 Seiten ISBN Virtuelle Produktion Ablaufsimulation 108 Seiten ISBN

18 47 Virtuelle Produktion Prozeß- und Produktsimulation 131 Seiten ISBN X 48 Sicherheitstechnik an Werkzeugmaschinen 106 Seiten ISBN Rapid Prototyping Methoden für die reaktionsfähige Produktentwicklung 150 Seiten ISBN Rapid Manufacturing Methoden für die reaktionsfähige Produktion 121 Seiten ISBN X 51 Flexibles Kleben und Dichten Produkt-& Prozeßgestaltung, Mischverbindungen, Qualitätskontrolle 137 Seiten ISBN Rapid Manufacturing Schnelle Herstellung von Kleinund Prototypenserien 124 Seiten ISBN Mischverbindungen Werkstoffauswahl, Verfahrensauswahl, Umsetzung 107 Seiten ISBN Virtuelle Produktion Integrierte Prozess- und Produktsimulation 133 Seiten ISBN e-business in der Produktion Organisationskonzepte, IT-Lösungen, Praxisbeispiele 150 Seiten ISBN Virtuelle Produktion Ablaufsimulation als planungsbegleitendes Werkzeug 150 Seiten ISBN Virtuelle Produktion Datenintegration und Benutzerschnittstellen 150 Seiten ISBN Rapid Manufacturing Schnelle Herstellung qualitativ hochwertiger Bauteile oder Kleinserien 169 Seiten ISBN Automatisierte Mikromontage Werkzeuge und Fügetechnologien für die Mikrosystemtechnik 114 Seiten ISBN Mechatronische Produktionssysteme Genauigkeit gezielt entwickeln 131 Seiten ISBN Nicht erschienen wird nicht erscheinen 62 Rapid Technologien Anspruch Realität Technologien 100 Seiten ISBN Fabrikplanung 2002 Visionen Umsetzung Werkzeuge 124 Seiten ISBN Mischverbindungen Einsatz und Innovationspotenzial 143 Seiten ISBN X 65 Fabrikplanung 2003 Basis für Wachstum Erfahrungen Werkzeuge Visionen 136 Seiten ISBN Mit Rapid Technologien zum Aufschwung Neue Rapid Technologien und Verfahren, Neue Qualitäten, Neue Möglichkeiten, Neue Anwendungsfelder 185 Seiten ISBN Mechatronische Produktionssysteme Die Virtuelle Werkzeugmaschine: Mechatronisches Entwicklungsvorgehen, Integrierte Modellbildung, Applikationsfelder 148 Seiten ISBN Virtuelle Produktion Nutzenpotenziale im Lebenszyklus der Fabrik 139 Seiten ISBN Kooperationsmanagement in der Produktion Visionen und Methoden zur Kooperation Geschäftsmodelle und Rechtsformen für die Kooperation Kooperation entlang der Wertschöpfungskette 134 Seiten ISBN Mechatronik Strukturdynamik von Werkzeugmaschinen 161 Seiten ISBN Klebtechnik Zerstörungsfreie Qualitätssicherung beim flexibel automatisierten Kleben und Dichten ISBN vergriffen 72 Fabrikplanung 2004 Ergfolgsfaktor im Wettbewerb Erfahrungen Werkzeuge Visionen ISBN vergriffen 73 Rapid Manufacturing Vom Prototyp zur Produktion Erwartungen Erfahrungen Entwicklungen 179 Seiten ISBN Virtuelle Produktionssystemplanung Virtuelle Inbetriebnahme und Digitale Fabrik 133 Seiten ISBN Nicht erschienen wird nicht erscheinen 76 Berührungslose Handhabung Vom Wafer zur Glaslinse, von der Kapsel zur aseptischen Ampulle 95 Seiten ISBN ERP-Systeme - Einführung in die betriebliche Praxis Erfahrungen, Best Practices, Visionen 153 Seiten ISBN Mechatronik Trends in der interdisziplinären Entwicklung von Werkzeugmaschinen 155 Seiten ISBN X 79 Produktionsmanagement 267 Seiten ISBN Rapid Manufacturing Fertigungsverfahren für alle Ansprüche 154 Seiten ISBN Rapid Manufacturing Heutige Trends Zukünftige Anwendungsfelder 172 Seiten ISBN X 82 Produktionsmanagement Herausforderung Variantenmanagement 100 Seiten ISBN Mechatronik Optimierungspotenzial der Werkzeugmaschine nutzen 160 Seiten ISBN Virtuelle Inbetriebnahme Von der Kür zur Pflicht? 104 Seiten ISBN D-Erfahrungsforum Innovation im Werkzeug- und Formenbau 375 Seiten ISBN Rapid Manufacturing Erfolgreich produzieren durch innovative Fertigung 162 Seiten ISBN Produktionsmanagement Schlank im Mittelstand 102 Seiten ISBN Mechatronik Vorsprung durch Simulation 134 Seiten ISBN RFID in der Produktion Wertschöpfung effizient gestalten 122 Seiten ISBN

19 Forschungsberichte iwb herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart und Prof. Dr.-Ing. Michael Zäh, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften der Technischen Universität München Forschungsberichte iwb ab Band 122 sind erhältlich im Buchhandel oder beim Herbert Utz Verlag, München, Fax , 122 Schneider, Burghard Prozesskettenorientierte Bereitstellung nicht formstabiler Bauteile Seiten 98 Abb. 14 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Goldstein, Bernd Modellgestützte Geschäftsprozeßgestaltung in der Produktentwicklung Seiten 65 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Mößmer, Helmut E. Methode zur simulationsbasierten Regelung zeitvarianter Produktionssysteme Seiten 67 Abb. 5 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Gräser, Ralf-Gunter Ein Verfahren zur Kompensation temperaturinduzierter Verformungen an Industrierobotern Seiten 63 Abb. 5 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Trossin, Hans-Jürgen Nutzung der Ähnlichkeitstheorie zur Modellbildung in der Produktionstechnik Seiten 75 Abb. 11 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Kugelmann, Doris Aufgabenorientierte Offline-Programmierung von Industrierobotern Seiten 68 Abb. 2 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN X 128 Diesch, Rolf Steigerung der organisatorischen Verfügbarkeit von Fertigungszellen Seiten 69 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Lulay, Werner E. Hybrid-hierarchische Simulationsmodelle zur Koordination teilautonomer Produktionsstrukturen Seiten 51 Abb. 14 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Murr, Otto Adaptive Planung und Steuerung von integrierten Entwicklungs- und Planungsprozessen Seiten 85 Abb. 3 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Macht, Michael Ein Vorgehensmodell für den Einsatz von Rapid Prototyping Seiten 87 Abb. 5 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Mehler, Bruno H. Aufbau virtueller Fabriken aus dezentralen Partnerverbünden Seiten 44 Abb. 27 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Heitmann, Knut Sichere Prognosen für die Produktionsptimierung mittels stochastischer Modelle Seiten 60 Abb. 13 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Blessing, Stefan Gestaltung der Materialflußsteuerung in dynamischen Produktionsstrukturen Seiten 67 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Abay, Can Numerische Optimierung multivariater mehrstufiger Prozesse am Beispiel der Hartbearbeitung von Industriekeramik Seiten 46 Abb. 5 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN

20 136 Brandner, Stefan Integriertes Produktdaten- und Prozeßmanagement in virtuellen Fabriken Seiten 61 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Hirschberg, Arnd G. Verbindung der Produkt- und Funktionsorientierung in der Fertigung Seiten 49 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Reek, Alexandra Strategien zur Fokuspositionierung beim Laserstrahlschweißen Seiten 103 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN X 139 Sabbah, Khalid-Alexander Methodische Entwicklung störungstoleranter Steuerungen Seiten 75 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Schliffenbacher, Klaus U. Konfiguration virtueller Wertschöpfungsketten in dynamischen, heterarchischen Kompetenznetzwerken Seiten 70 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Sprenzel, Andreas Integrierte Kostenkalkulationsverfahren für die Werkzeugmaschinenentwicklung Seiten 55 Abb. 6 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Gallasch, Andreas Informationstechnische Architektur zur Unterstützung des Wandels in der Produktion Seiten 69 Abb. 6 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Cuiper, Ralf Durchgängige rechnergestützte Planung und Steuerung von automatisierten Montagevorgängen Seiten 75 Abb. 3 Tab. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Schneider, Christian Strukturmechanische Berechnungen in der Werkzeugmaschinenkonstruktion Seiten 66 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN X 145 Jonas, Christian Konzept einer durchgängigen, rechnergestützten Planung von Montageanlagen Seiten 82 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Willnecker, Ulrich Gestaltung und Planung leistungsorientierter manueller Fließmontagen Seiten 67 Abb. broschiert 20,5 x 14,5 cm ISBN Lehner, Christof Beschreibung des Nd:Yag-Laserstrahlschweißprozesses von Magnesiumdruckguss Seiten 94 Abb. 24 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN X 148 Rick, Frank Simulationsgestützte Gestaltung von Produkt und Prozess am Beispiel Laserstrahlschweißen Seiten 57 Abb. 2 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Höhn, Michael Sensorgeführte Montage hybrider Mikrosysteme Seiten 74 Abb. 7 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Böhl, Jörn Wissensmanagement im Klein- und mittelständischen Unternehmen der Einzel- und Kleinserienfertigung Seiten 88 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Bürgel, Robert Prozessanalyse an spanenden Werkzeugmaschinen mit digital geregelten Antrieben Seiten 60 Abb. 10 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN X 152 Stephan Dürrschmidt Planung und Betrieb wandlungsfähiger Logistiksysteme in der variantenreichen Serienproduktion Seiten 61 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Bernhard Eich Methode zur prozesskettenorientierten Planung der Teilebereitstellung Seiten 48 Abb. 6 Tabellen 20,5 x 14,5 cm ISBN

21 154 Wolfgang Rudorfer Eine Methode zur Qualifizierung von produzierenden Unternehmen für Kompetenznetzwerke Seiten 89 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Hans Meier Verteilte kooperative Steuerung maschinennaher Abläufe Seiten 85 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Gerhard Nowak Informationstechnische Integration des industriellen Service in das Unternehmen Seiten 95 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Martin Werner Simulationsgestützte Reorganisation von Produktions- und Logistikprozessen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Bernhard Lenz Finite Elemente-Modellierung des Laserstrahlschweißens für den Einsatz in der Fertigungsplanung Seiten 47 Abb. 5 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Stefan Grunwald Methode zur Anwendung der flexiblen integrierten Produktentwicklung und Montageplanung Seiten 80 Abb. 25 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Josef Gartner Qualitätssicherung bei der automatisierten Applikation hochviskoser Dichtungen Seiten 74 Abb. 21 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Wolfgang Zeller Gesamtheitliches Sicherheitskonzept für die Antriebs- und Steuerungstechnik bei Werkzeugmaschinen Seiten 54 Abb. 15 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Michael Loferer Rechnergestützte Gestaltung von Montagesystemen Seiten 80 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Jörg Fährer Ganzheitliche Optimierung des indirekten Metall-Lasersinterprozesses Seiten 69 Abb. 13 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Jürgen Höppner Verfahren zur berührungslosen Handhabung mittels leistungsstarker Schallwandler Seiten 24 Abb. 3 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Hubert Götte Entwicklung eines Assistenzrobotersystems für die Knieendoprothetik Seiten 123 Abb. 5 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Martin Weißenberger Optimierung der Bewegungsdynamik von Werkzeugmaschinen im rechnergestützten Entwicklungsprozess Seiten 86 Abb. 2 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Dirk Jacob Verfahren zur Positionierung unterseitenstrukturierter Bauelemente in der Mikrosystemtechnik Seiten 82 Abb. 24 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Ulrich Roßgoderer System zur effizienten Layout- und Prozessplanung von hybriden Montageanlagen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Robert Klingel Anziehverfahren für hochfeste Schraubenverbindungen auf Basis akustischer Emissionen Seiten 89 Abb. 27 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Paul Jens Peter Ross Bestimmung des wirtschaftlichen Automatisierungsgrades von Montageprozessen in der frühen Phase der Montageplanung Seiten 38 Abb. 38 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Stefan von Praun Toleranzanalyse nachgiebiger Baugruppen im Produktentstehungsprozess Seiten 62 Abb. 7 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN

22 172 Florian von der Hagen Gestaltung kurzfristiger und unternehmensübergreifender Engineering-Kooperationen Seiten 104 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Oliver Kramer Methode zur Optimierung der Wertschöpfungskette mittelständischer Betriebe Seiten 84 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Winfried Dohmen Interdisziplinäre Methoden für die integrierte Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme Seiten 67 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN X 175 Oliver Anton Ein Beitrag zur Entwicklung telepräsenter Montagesysteme Seiten 85 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Welf Broser Methode zur Definition und Bewertung von Anwendungsfeldern für Kompetenznetzwerke Seiten 122 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Frank Breitinger Ein ganzheitliches Konzept zum Einsatz des indirekten Metall-Lasersinterns für das Druckgießen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Johann von Pieverling Ein Vorgehensmodell zur Auswahl von Konturfertigungsverfahren für das Rapid Tooling Seiten 88 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Thomas Baudisch Simulationsumgebung zur Auslegung der Bewegungsdynamik des mechatronischen Systems Werkzeugmaschine Seiten 67 Abb. 8 Tab. 20,5 x 14,5 cm ISBN Heinrich Schieferstein Experimentelle Analyse des menschlichen Kausystems Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Joachim Berlak Methodik zur strukturierten Auswahl von Auftragsabwicklungssystemen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Christian Meierlohr Konzept zur rechnergestützten Integration von Produktions- und Gebäudeplanung in der Fabrikgestaltung Seiten 84 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Volker Weber Dynamisches Kostenmanagement in kompetenzzentrierten Unternehmensnetzwerken Seiten 64 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Thomas Bongardt Methode zur Kompensation betriebsabhängiger Einflüsse auf die Absolutgenauigkeit von Industrierobotern Seiten 40 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Tim Angerer Effizienzsteigerung in der automatisierten Montage durch aktive Nutzung mechatronischer Produktkomponenten Seiten 67 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Alexander Krüger Planung und Kapazitätsabstimmung stückzahlflexibler Montagesysteme Seiten 83 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Matthias Meindl Beitrag zur Entwicklung generativer Fertigungsverfahren für das Rapid Manufacturing Seiten 97 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Thomas Fusch Betriebsbegleitende Prozessplanung in der Montage mit Hilfe der Virtuellen Produktion am Beispiel der Automobilindustrie Seiten 99 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN

23 189 Thomas Mosandl Qualitätssteigerung bei automatisiertem Klebstoffauftrag durch den Einsatz optischer Konturfolgesysteme Seiten 58 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Christian Patron Konzept für den Einsatz von Augmented Reality in der Montageplanung Seiten 61 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Robert Cisek Planung und Bewertung von Rekonfigurationsprozessen in Produktionssystemen Seiten 64 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Florian Auer Methode zur Simulation des Laserstrahlschweißens unter Berücksichtigung der Ergebnisse vorangegangener Umformsimulationen Seiten 65 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Carsten Selke Entwicklung von Methoden zur automatischen Simulationsmodellgenerierung Seiten 53 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Markus Seefried Simulation des Prozessschrittes der Wärmebehandlung beim Indirekten-Metall-Lasersintern Seiten 82 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Wolfgang Wagner Fabrikplanung für die standortübergreifende Kostensenkung bei marktnaher Produktion Seiten 43 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Christopher Ulrich Erhöhung des Nutzungsgrades von Laserstrahlquellen durch Mehrfach-Anwendungen Seiten 74 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Johann Härtl Prozessgaseinfluss beim Schweißen mit Hochleistungsdiodenlasern Seiten 55 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Bernd Hartmann Die Bestimmung des Personalbedarfs für den Materialfluss in Abhängigkeit von Produktionsfläche und -menge Seiten 105 Abb. 20,5 x 14,5 cm ISBN Michael Schilp Auslegung und Gestaltung von Werkzeugen zum berührungslosen Greifen kleiner Bauteile in der Mikromontage Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Florian Manfred Grätz Teilautomatische Generierung von Stromlauf- und Fluidplänen für mechatronische Systeme Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Dieter Eireiner Prozessmodelle zur statischen Auslegung von Anlagen für das Friction Stir Welding Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Gerhard Volkwein Konzept zur effizienten Bereitstellung von Steuerungsfunktionalität für die NC-Simulation Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Sven Roeren Komplexitätsvariable Einflussgrößen für die bauteilbezogene Struktursimulation thermischer Fertigungsprozesse Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Henning Rudolf Wissensbasierte Montageplanung in der Digitalen Fabrik am Beispiel der Automobilindustrie Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Stella Clarke-Griebsch Overcoming the Network Problem in Telepresence Systems with Prediction and Inertia Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Michael Ehrenstraßer Sensoreinsatz in der telepräsenten Mikromontage Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN

24 207 Rainer Schack Methodik zur bewertungsorientierten Skalierung der Digitalen Fabrik Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Wolfgang Sudhoff Methodik zur Bewertung standortübergreifender Mobilität in der Produktion Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Stefan Müller Methodik für die entwicklungs- und planungsbegleitende Generierung und Bewertung von Produktionsalternativen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Ulrich Kohler Methodik zur kontinuierlichen und kostenorientierten Planung produktionstechnischer Systeme Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Klaus Schlickenrieder Methodik zur Prozessoptimierung beim automatisierten elastischen Kleben großflächiger Bauteile Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Niklas Möller Bestimmung der Wirtschaftlichkeit wandlungsfähiger Produktionssysteme Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Daniel Siedl Simulation des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen während Verfahrbewegungen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Dirk Ansorge Auftragsabwicklung in heterogenen Produktionsstrukturen mit spezifischen Planungsfreiräumen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Georg Wünsch Methoden für die virtuelle Inbetriebnahme automatisierter Produktionssysteme Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Thomas Oertli Strukturmechanische Berechnung und Regelungssimulation von Werkzeugmaschinen mit elektromechanischen Vorschubantrieben Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Bernd Petzold Entwicklung eines Operatorarbeitsplatzes für die telepräsente Mikromontage Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Loucas Papadakis Simulation of the Structural Effects of Welded Frame Assemblies in Manufacturing Process Chains Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Mathias Mörtl Ressourcenplanung in der variantenreichen Fertigung Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Sebastian Weig Konzept eines integrierten Risikomanagements für die Ablauf- und Strukturgestaltung in Fabrikplanungsprojekten Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Tobias Hornfeck Laserstrahlbiegen komplexer Aluminiumstrukturen für Anwendungen in der Luftfahrtindustrie Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Hans Egermeier Entwicklung eines Virtual-Reality-Systems für die Montagesimulation mit kraftrückkoppelnden Handschuhen Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN Matthäus Sigl Ein Beitrag zur Entwicklung des Elektronenstrahlsinterns Seiten 20,5 x 14,5 cm ISBN