Maschinentechnik aktuell

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1 Mitteilungen aus dem Fachbereich Maschinentechnik (FB12) der Bergischen Universität - Gesamthochschule Wuppertal Nr.3 - Wuppertal 2000 Herausgeber: Fachbereich Maschinentechnik DM 2,-- Inhaltsverzeichnis 925:257 /(+5( Ä,QIRUPDWLNLP0DVFKLQHQEDX³±:DVLVWGDV" 9RUULFKWXQJVRSWLPLHUXQJ]XU0RGXOPRQWDJHHLQHVWDNWLOHQ'LVSOD\V 'LH3ODQXQJYRQ0RQWDJHOLQLHQZLUGGXUFK6LPXODWLRQXQWHUVW W]W 5DSLG3URWRW\SLQJLQGHU/HKUHXQGDOV'LHQVWOHLVWXQJ (LQHNOHLQHÄ(UIROJVVWRU\³ :LHGLH=HLWHQVLFKGRFKJOHLFKHQ'LH6WUHQJH.DUOVGHV*UR HQ 'DV9HUKlOWQLVYRQ3ROLWLN(U]LHKXQJXQG+RFKVFKXOELOGXQJ 9(5g))(17/,&+81*(1,QGXVWULH6WR GlPSIHU /LVWHGHU)DFK9HU IIHQWOLFKXQJHQVHLW )256&+81*81'(17:,&./81* %HZHUWXQJYRQ6FKlW]XQJHQPLWWHOV.11]XU'DWHQDQDO\VHLP0DVFKLQHQEDX 5HF\FOLQJYRQ9HUEXQGZHUNVWRIIHQ %HUHFKQXQJVXQG'LPHQVLRQLHUXQJVJUXQGODJHQI UHLQ6SLHODXVJOHLFKVV\VWHP,1'8675,(.217$.7(7$*81*(1 )RUVFKXQJVSURMHNWÄ6WDKOIROLHQI U$EJDVNDWDO\VDWRUHQ³ZXUGHSUlPLHUW 6HFKVWHV%HUJLVFKHV4XDOLWlWVIRUXP

2 2 $.7,9,7b7(1$866(5+$/%'(5+2&+6&+8/(,QIRUPDWLRQVDQJHERWH,QJHQLHXUVWXGLXP 6WXGLHQXQG%HUXIVLQIRUPDWLRQVWDJDP&DUO)XKOUROO*\PQDVLXPLP)HEUXDU *U QGXQJHLQHV$EVROYHQWHQYHUHLQV HLQ-DKUGHU,QJHQLHXUH (KHPDOLJHQWUHIIGHU6WHXHUXQJVWHFKQLNHULP:XSSHUWDOHU%UDXKDXV 6RQVWLJH$NWLYLWlWHQ 3(56g1/,&+(6 1HXH$XIJDEHQLP)DFKEHUHLFK 9HUVWRUEHQ 9HUDEVFKLHGHW /(+50$7(5,$/,(1 )RUPHOVDPPOXQJ7HFKQLVFKH0HFKDQLNILQGHW$QNODQJ,QGXVWULH6WR GlPSIHU,'($63UDNWLNXP&$()(0 6WU PXQJVPHFKDQLN Impressum )%%ULHI0DVFKLQHQWHFKQLNDNWXHOO erscheint in zwangloser Folge $QVFKULIW FB12 Brief Redaktion Gaußstraße 20 D Wuppertal Tel.: 0202/ Fax.: 0202/ HUDXVJHEHU Der Fachbereich Maschinentechnik 0LWDUEHLWHUGLHVHU$XVJDEH Prof. Dr.-Ing. M. Böhle 2020 Prof. Dr.-Ing. H. Bode 2037 Prof. Dr.-Ing. M. Burkhardt 2003 Dipl.-Ing. V. Durben 2023 Prof. Dr.-Ing. W. Hoffmanns, Dekan 2024 Dipl.-Ing. P. Klinkau 2002 Prof. Dr. rer. sec., Dipl.-Ing. H. D. Motz 2081 Prof. Dr.-Ing. habil. V. Otte 2049 Dipl.-Ing. B. Stöltzing Prof. Dr.-Ing. P. Treier 2052 Prof. Dr.-Ing. H.-B. Woyand 2090 'UXFN Selbstdruck 5HGDNWLRQ Prof. Dr.-Ing. M. Böhle 2020 Dipl.-Ing. V. Durben 2023 Prof. Dr.-Ing. W. Hoffmanns, Dekan 2024 *UDILN/D\RXW Dipl.-Ing. V. Durben 2023 %H]XJ Sie können den FB12 Brief - Maschinentechnik aktuell im Abo erhalten. Teilen Sie uns dazu bitte Ihre Anschrift mit, damit wir Sie in unseren Verteiler aufnehmen können.

3 3 9RUZRUW Wenn auch die Lehre zentrale Aufgabe von Fachhochschulen ist, kann auf Forschung gleichwohl nicht verzichtet werden. Diese ist unerläßlich, weil aus ihr heraus der Lehrstoff erwächst, hinsichtlich neuer Technologien für anwendungsbezogene Fächer, die neben Grundlagenwissen zu vermitteln sind. So wird auch in diesem Heft zu drei Forschungs- und Entwicklungsthemen Stellung genommen. Der Erfolg dieser Aktivitäten zeigt sich in der Kontinuität der Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen, daraus erwachsenen Patenten und sogar der Erringung von Preisen wie jüngst geschehen. Das Forschungsprojekt "Stahlfolien für Abgaskatalysatoren", an dem das Fachgebiet Werkstofftechnik unseres Fachbereiches maßgebend mitgewirkt hat, wurde mit dem Stahl-Innovationspreis 2000 ausgezeichnet (Seite 23). Um unsere Lehre aber auch in anderen Gebieten aktuell gestalten zu können, wurde im Fachgebiet Kunststofftechnik eine Maschine für das Rapid Prototyping installiert. Diese dank großzügiger Unterstützung durch das Rektorat unserer Universität beschaffte Maschine arbeitet nach dem Prinzip des selektiven Lasersinterns und ist in der Lage, Formteile anhand vorliegender CAD-Daten, die dieses Formteil beschreiben, zu erstellen. Damit ist in der Lehre die Durchgängigkeit von der Formteilkonstruktion mittels Computer Aided Design im Bereich der Informatik im Maschinenbau bis zur Fertigung einer Prototypserie im Bereich Produkttechnologie nahtlos demonstrierbar. Gleichzeitig bietet diese Einrichtung die Möglichkeit zur Unterstützung der regionalen Industrie bei der Produktentwicklung (Seite 9). Die Lehre betreffen zahlreiche weitere Beiträge, die neben fachlichen Ergebnissen studentischer Bemühungen auch davon handeln, wie ein erfolgreiches Studium absolviert werden könnte. Die erfolgreiche Vermittlung von Wissen und Fähigkeiten in einem Studium erfordert aber auch die zahlreiche Beteiligung von Studierenden, an denen es zur Zeit bekanntermaßen in den Ingenieurstudiengängen mangelt. Unsere Aktivitäten außerhalb der Hochschule zu diesem Thema zeigen, wie wir uns bemühen, Schülerinnen und Schüler für ein Ingenieurstudium zu gewinnen. Darüber hinaus informieren wir Sie über Personelles und sonstige Vorkommnisse im Fachbereich, die sicherlich bei dem einen oder anderen Interesse finden und Ihnen, wie wir hoffen, kurzweilige Lektüre verschaffen. Ihr W. Hoffmanns (Dekan)

4 4 /HKUH Informatik im Maschinenbau Was ist das? 3URI'U,QJ0DUWLQ% KOH Seit nun fast drei Jahren wird an der Bergischen Universität im Fachbereich Maschinentechnik die Studienrichtung Informatik im Maschinenbau angeboten und dazu Vorlesungen, Übungen und Praktika abgehalten. Damit die Studenten nicht erst am Ende ihres Studiums erkennen, wozu Informatik im Maschinenbau dienlich ist, soll der vorliegende Beitrag diesen Studiengang anhand von einem Beispiel beschreiben. Es soll eine Propellerpumpe, die in Abb. 1 dargestellt ist und zur Förderung von Abwasser eingesetzt wird, entwickelt werden. Dazu werden mehrere CAx-Techniken angewendet. CA steht für Computer Aided und das x ist ein Platzhalter für die jeweilige Computeranwendung. So gibt es CAD, CAM, CAE, CAQ usw. Für die Beschreibung der Entwicklung der genannten Propellerpumpe werden nur die Begriffe CAD (Computer Aided Design $EE 3URSHOOHUSXPSHI U Modellieren der $EZDVVHUWHFKQLN Geometrie der Pumpe mit dem Computer), CAE (Computer Aided Engineering Berechnen der Pumpe) und CAM (Computer Aided Manufacturing Fertigung der Pumpe) beschrieben. Die Entwicklung beinhaltet also die folgenden Schritte: Berechnung der Pumpe mit CAE Konstruktion der Pumpe mit CAD Fertigung der Pumpe mit CAM. Im ersten Schritt wird der Propeller der Maschine mit CAE-Anwendungen mehrerer Computerprogramme ausgelegt, wie es in der Abb. 2 angedeutet ist. Zunächst werden mehrere zweidimensionale Profilschnitte mit dem Computer generiert und nachgerechnet, die anschließend zu einem dreidimensionalen Schaufelblatt zusammengefügt werden. Abschließend wird die Strömung um den entworfenen, dreidimensionalen Propeller simuliert. $EE=ZHLGLPHQVLRQDOHU3URILOVFKQLWWXQG %HGLHQHUREHUIOlFKHHLQHU&$($QZHQGXQJ

5 5 Um zu verdeutlichen, wie CAE- Anwendungen mit einem Computer durchgeführt werden, ist in der Abb. 2 die Bedieneroberfläche eines Computerprogramms abgebildet. Sie zeigt, daß der Berechnungsingenieur mehrere Parameter einstellt, um ein geeignetes Schaufelblatt zu entwerfen. $EE'UHLGLPHQVLRQDOHV6FKDXIHOEODWWDXV &$'6\VWHP Die Daten des dreidimensionalen Schaufelblatts werden an ein CAD-System übergeben und mit ihm wird die Konstruktion der Maschine durchgeführt (s. Abb. 3). Die CAD-Anwendung beinhaltet den Vorteil, daß Bauteile der Maschine dreidimensional visualisiert werden können, und daß so der Konstrukteur eine recht genaue Vorstellung von der Maschine bzw. deren Komponenten bekommt. An unserer Hochschule verfügen wir über die drei gebräuchlichsten CAD-Systeme, die derzeit in der Industrie im Einsatz sind. Zu ihnen gehören CATIA, ProEngineer und IDEAS. Im Rahmen der Ausbildung werden Studenten an diesen Systemen geschult. I-deas Pro/ENGINEER CATIA Solid EDGE Nachdem z.b. der Propeller mit dem CAD- System konstruiert ist, werden die Daten an eine CAM-Anwendung übergeben. Die Daten können z.b. eine Werkzeugmaschine steuern, mit der ein Gussmodell für das Propellerlaufrad gefertigt wird. Die Beschreibung erhebt nicht den Anspruch auf Vollständigkeit. Es sollte nur skizzenhaft verdeutlichen, wozu CAx- Techniken gebraucht werden. Obwohl CAE, CAD, CAM usw. genau in der Literatur definiert sind, gibt es Überschneidungen der Bereiche. So werden gewisse CAM-Aufgaben z.b. im CAD durchgeführt, die wiederum eine CAE- Komponente beinhalten können. Wenn man den Entwicklungsprozeß der Maschine im Ganzen sieht, so erkennt man, daß die gesamte Entwicklung auf einem Computer durchgeführt wurde. Teile der Maschine existierten nur virtuell. Erst wenn die CAM-Anwendung abgeschlossen wird, entsteht ein reales Bauteil für die Maschine, nämlich das Gußmodell für den Propeller. Die Aufgaben des Ingenieurs haben sich nicht verändert. Nach wie vor muß er berechnen, konstruieren und fertigen sowie insbesondere physikalische Sachverhalte anwenden. Nur die Arbeitsweise hat sich geändert. Er muß den Computer anwenden. Mit dieser neuen Arbeitsweise können einerseits Arbeitsabläufe wirtschaftlicher gestaltet werden, anderseits kann genauer berechnet, konstruiert und gefertigt werden, so daß durch die Anwendung von CAx- Techniken Kosten reduziert werden. Gleichzeitig verbessert sich durch die Anwendung der CAx-Techniken die Qualität der Maschine. Vorrichtungsoptimierung zur Modulmontage eines taktilen Displays 'LSO,QJ%LDQFD6W OW]LQJ Diplomarbeit mit dem Titel Vorrichtung zur Montage eines interaktiven Blindenar-

6 6 beitsplatzes im Fachbereich Maschinentechnik Nicht nur wegen des fertigungstechnischen Bezuges war diese Arbeit instruktiv, sondern vor allem durch den interessanten Hintergrund des Themas. Der Taktile Interaktions-Monitor verspricht Blinden einen erweiterten und verbesserten Zugang zu Schrift und Grafiken. Er kann dazu beitragen, die Nachteile Blinder bei der optischen Wahrnehmung gegenüber Sehender auszugleichen und setzt so einen wichtigen Akzent auf dem Markt für Blindenhilfsmittel. Herr Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schlingensiepen, Leiter des Fachgebietes Rechnerunterstützte Fertigung und Qualitätsmanagement des Fachbereiches Maschinentechnik der Bergischen Universität - Gesamthochschule Wuppertal, hat 1997 bei der ER- TOMIS Stiftung in Wuppertal einen Antrag auf Förderung für ein vielversprechendes innovatives Projekt aus dem Bereich der Behinderten-Rehabilitationsmittel gestellt, um dessen technische Weiterentwicklung zu gewährleisten. Das Forschungsprojekt Das Projekt befaßte sich mit dem Taktilen Interaktions-Monitor (TIM), welches ein Gerät von der Größe eines Notebook ist und ein etwa 4x4 cm großes taktiles Display besitzt. Dieses ist umgeben von Bedientasten für das Gerät. Auf dem Display lassen sich auf einer aus 256 Tastpunkten bestehenden Fläche Grafiken und Buchstaben als 0,8 mm erhabenes Relief abbilden. TIM ist neben einer uncodierten Textausgabe in der Lage, Grafiken (auch farbig) darzustellen. Dies ist im Vergleich zu den üblichen Braille-Display-Zeilen, die ausschließlich Text in Braille-Code darstellen können, ein wesentlicher Fortschritt. In der Laufzeit des Projektes sollten die neuesten ingenieurwissenschaftlichen Erkenntnisse und fertigungstechnische Methoden angewandt werden, um die Entwicklung des Herrn Gunnar Matschulat aus Wuppertal aus dem Prototypenstatus herauszuführen und näher zur Serienreife zu bringen, damit TIM behinderten Menschen - zu einem akzeptablen Preis - zu Gute kommen kann. Dieser Preis muß deutlich unter dem Preis eines Braille-Zeilen-Displays liegen. Nicht zuletzt, damit diese neue Entwicklung vom Markt (z.b. Aufnahme in das Krankenkassen-Hilfsmittelverzeichnis) akzeptiert wird. Dazu müssen vor allem die Herstellkosten des TIM durch konstruktive und fertigungstechnische Verbesserungen erheblich verringert werden, um zu einer Produktions- und Marktreife gebracht zu werden. Die Durchführung des Forschungsprojektes umfaßt folgende Punkte: Konstruktive Überarbeitung des Entwurfes, speziell im Hinblick auf Fertigungsgerechte Konstruktion Prüfgerechte Konstruktion Montagegerechte Konstruktion Wartungsgerechte Konstruktion Erstellen werkstattgerechter Zeichnungen. Fertigungstechnische Überarbeitung des Entwurfes, speziell im Hinblick auf Rationelle Herstellung in der Kleinserienfertigung Sinnvoller Einsatz von Werkzeugmaschinen Fertigungsmöglichkeiten in Behindertenwerkstätten Montageplanung.

7 7 Nachdem die einzelnen Bauteile völlig überarbeitet und einzelne Bauelemente zusammen gefaßt waren, wurden die zur Prototypen-Fertigung benötigten Vorrichtungen konstruiert und gefertigt. Die uns im Labor für Fertigungstechnik zur Verfügung stehenden Werkzeugmaschinen und Betriebsmittel wurden als Basis für die Prototypen-Fertigung gesetzt. Eine Prototypen-Fertigung bedeutet natürlich auch eine Stückzahl, bei der unter anderem sowohl auf die Montagezeit, als auch auf die Ausschußrate bei der Produktion zu achten ist, die idealerweise gegen 0% gehen soll. Ergänzend zu den eigentlichen Aufgaben des Forschungsprojektes habe ich mich im Rahmen meiner Diplomarbeit mit einer zu den einzelnen Bauteilen unabhängigen Thematik beschäftigt. Thema der Diplomarbeit Zunächst einmal stellte sich die Frage, an welchem Punkt man bei der Herstellung der einzelnen Komponenten von dem ausgewählten mechanischen Bereich ansetzen sollte. Der Erfinder berichtete von der Fehlerquote und den Schwierigkeiten bei der Montage der Piezo-Bieger und schilderte den großen Bedarf an einer verbesserten Montage-Vorrichtung. So entstand eine Konstruktion für die Montage einer Kunststoffplatte auf den Piezo-Biegern, die die Stifte anheben. Die Kunststoffplatte wird auf eine Seite der nebeneinander angeordneten Piezo-Bieger geklebt und gibt ihnen somit die genaue Position, um die Stellung der Stifte exakt zu verändern. In weiteren Arbeitsgängen wird ein kleiner Kupferkontakt ebenfalls auf die Kunststoffplatte neben den Piezo-Biegern geklebt sowie auf die andere Seite der Bieger eine kleinere Kunststoffplatte und ein zweiter Kupferkontakt. Zuletzt werden die Enden der Bieger miteinander verlötet. Das Modul ist danach fertig und läßt sich in die gesamte Display-Mechanik des TIM einschieben. Die Ausgangsbasis der Montage Vorrichtung, die von dem Erfinder entwickelt wurde, war nicht fachgemäß ausgearbeitet, so daß bei der Montage der Module ein Ausschuß von ca. 10% produziert wurde. Um einen marktfähigen Herstellungspreis zu erreichen, ist solch eine Produktion nicht tragbar. Daher war es unausweichlich, eine neue, verbesserte Vorrichtung zu entwickeln. Ausblicke Während das Projekt lief, sind aus Erfahrungen und aus Überlegungen verschiedene Ideen entstanden, für welche Bereiche TIM eingesetzt werden kann. Parallel wurden bereits Verbesserungen in der Software sowie im Gesamtaufbau (Gehäuse) von anderer Seite entwickelt, welche einen weiteren Bestandteil der Überlegungen zu den Einsatzgebieten verkörperten. Eine dieser Änderungen ist die Verkleinerung des Gehäuses auf etwa ein Drittel des Volumens. Dies kann erreicht werden, da auf die Sonderfunktionen, wie z.b. die Integration der Braille-Schreibmaschine verzichtet wird. Da der TIM nicht nur in der Breite und Höhe kleiner, sondern auch flacher wird, ist der Einbau in eine übliche Braille-Zeile eventuell möglich. Dadurch wird der TIM auch nicht mehr als Konkurrenzprodukt zur bewährten Braille-Zeile gesehen, sondern als Zusatzmodul.

8 8 Die Codierung ist besonders umfangreich bei einer der speziellen Blindenschriften, der Blinden-Notenschrift. Da es nicht leicht erscheint, diese zu erlernen und gerade Blinde an Musik interessiert sind, sucht unter anderem auch Prof. Dr.-Ing. Schlingensiepen einen Weg, Noten leichter zugänglich zu machen. Aufbauend auf das momentan vorhandene Display in der Größe 16 x 16 Stifte, wäre eine Erweiterung der Stiftanzahl sinnvoll, um komplexere Darstellungen und z.b. auch chinesische Schriftzeichen anzeigen zu können. Die technische Realisierbarkeit ist aber von uns noch nicht konkret durchdacht wurden. Wenn wir unter der Voraussetzung, das herkömmliche Display zu verwenden, über Einsatzmöglichkeiten nachdenken, gibt es vielfältige Möglichkeiten. Zum einen können wir mit diesem Display bei Kindern den Tastsinn schulen. Mit Hilfe von programmierten Spielen, wie z.b. Tetris oder Schiffe versenken, lernen die Kinder spielerisch den Umgang mit TIM und trainieren gleichzeitig ihre Rezeptoren in den Fingern. So ist der leichtere Übergang zum Erlernen nicht nur von der Braille-Schrift gegeben, sondern auch von dargestellter Schwarzschrift, die ebenfalls mit dem TIM gezeigt werden kann. Dieser Aspekt ist sehr wichtig, da gerade blinde Kinder mit einer Vorstellung von Schwarzschrift aufwachsen sollten, um beispielsweise Schriftstücke unterschreiben zu können. Aber die Schwarzschrift ist nicht nur für Kinder interessant, sondern auch für Späterblindete, die nicht mehr den Zugang zur codierten Blindenschrift finden. Sein entscheidender Hintergedanke ist die Perspektive, Blinden und Sehenden gleichermaßen Lehrmaterial zugänglich zu machen, so daß Blinde und Sehende in den gleichen Institutionen zusammen unterrichtet werden können. Integration der Blinden in die Welt der Sehenden ist nicht ausschließlich das Ziel, sondern eine Gemeinschaft zwischen Blinde und Sehende zu bilden. Die Planung von Montagelinien wird durch Simulation unterstützt Studenten der Maschinentechnik üben PPS mit INFOR:NT 3URI'U,QJ0DQIUHG%XUNKDUGW Produktionsplanung und steuerung (PPS) ist eines der zentralen Themen für den Produktionsingenieur. Im Fachgebiet 9, Produktionssysteme, können die Studenten PPS mit modernen PPS-Systemen üben. Bei dem System handelt es sich um das System INFOR:NT von der infor AG. Dieses System ist sehr verbreitet im Mittelstand des produzierenden Gewerbes. Es basiert auf einer Oracle-Datenbank und läuft im FG 9 nach dem Client-Server- Prinzip in einem NT-Netzwerk mit derzeit fünf PC-Übungsplätzen. Die Studenten lernen somit ein PPS- System kennen, das sie eventuell nach ihrem Studium in der Industrie an ihrem Ar-

9 9 beitsplatz vorfinden werden. Die FG 9- Installation bietet nahezu den vollen Funktionsumfang. Aufsetzend auf einem kleinen Modellbetrieb mit einem abgegrenzten Spektrum an Verkaufsartikeln können sich die Studenten in betrieblicher Umgebung in die dispositive Auftragsabwicklung bei einem Serienfertiger einarbeiten. den, gehört heute zu den verbreitet genutzten Möglichkeiten der CA-Techniken. Vor diesem Hintergrund wird das diese Verfahren darstellende Fach Rapid Prototyping sowohl den Studierenden der Produkttechnologie als auch denen der Informatik im Maschinenbau als Wahlfach angeboten. Praxisbezug wird durch das zur Veranstaltung gehörende Praktikum erreicht. (gleicher Artikel erschien in: MM- Maschinenmarkt, Heft Nr. 15 vom , S ) Rapid Prototyping in der Lehre und als Dienstleistung 3URI'U,QJ:HUQHU+RIIPDQQV $EE/65:HUN]HXJPLWDEJHIRUPWHP *HOHQNZHOOHQ*DEHONRSI Für dieses Praktikum stehen Einrichtungen zur Verfügung, die zu einem Rapid Prototyping Center zusammengefasst der Lehre, der Forschung und der Erbringung von Dienstleistungen für Firmen der Bergischen Region und darüber hinaus dienen. Es können nach CAD-Datensätzen sowohl abbauend als auch aufbauend Modelle gefertigt werden. Diese Modelle sind Basis der Abformung mit dem Vakuum- Gießverfahren, das Prototypserien von etwa 20 Stück mit seriennahen Werkstoffeigenschaften auf der Basis von Polyurethan (PUR) ermöglicht. $EE.RRUGLQDWHQ)UlVPDVFKLQH. UQHU &1& Das Konstruieren mit Unterstützung von Computern ist heute Stand der Technik. Auch das Generieren von realen Teilen auf der Basis der mittels Computer erstellten Datensätze, die diese Teile virtuell abbil- Als abbauendes Verfahren findet eine Drei- Koordinaten-Fräsmaschine, Fabrikat Körner CNC 500 mit einem nutzbaren Arbeitsraum von 300 x 300 x 150 mm Verwendung (Abb. 4). Eingesetzt werden können alle zerspanbaren Werkstoffe. Aufbauend wirkt das Verfahren des selektiven Lasersinterns mit einer Anlage von DTM des Typs SLS 2000, deren nutzbarer

10 10 Arbeitsraum etwa 300 x 400 mm beträgt. Es sind sowohl seriennahe Kunststoffe wie PA und PS als auch Metalle sinterbar. Diese Anlage steht seit Ende Juni 2000 zur Verfügung. Die so und nach anderen Verfahren wie Stereolithografie, Laminated Object Manufacturing oder Fused Deposition Modeling erstellten Modelle sind Basis für die Herstellung von Hohlformen aus Liquid Silicon Rubber (LSR) (Abb. 5), die unter Vakuum mit dünnflüssigen reagierenden PUR-Formmassen gefüllt werden (Abb. 6). Die Vielfältigkeit dieser Formmassen erlaubt die Realisierung seriennaher Werkstoffeigenschaften der Prototypserien. 1998/1999. Ein Student (der Name ist unwichtig), den ich vorher noch nie gesehen hatte und den ich folglich auch nicht kannte, kam in mein Büro und wollte genauere Informationen über mein Lehrangebot. Er sagte mir, daß er nach der neuen Studienordnung studiere und daß er möglichst schnell durch sein Studium kommen wolle. Es wäre nicht sein Interesse, so fuhr er fort, nur schnell einen Abschluß zu erlangen, sondern er wollte gerne über die Auslegung und Entwicklung von Gasturbinen etwas lernen. Er hatte konkrete Vorstellungen. So teilte er mir mit, daß er bei MAN-GHH/BORSIG sein Praxissemester absolvieren möchte, daß er dieses als Vorbereitung zur Bearbeitung einer Studien- und Diplomarbeit ansähe und daß er schließlich später ins Ausland gehen möchte, um zusätzliche Erfahrungen sammeln zu können. Heute, fast zwei Jahre später, ist die Umsetzung dieser Zielsetzungen teilweise abgeschlossen. Zur Zeit bereitet sich der Student auf seine Diplomarbeit vor. Zuvor hat er wie geplant bei mir die Auslegung von Gasturbinen gelernt, sein Praxissemester bei GHH-BORSIG absolviert und eine Studienarbeit über die Untersuchung von geometrischen Größen einer Turbomaschine auf das aerodynamische Betriebsverhalten angefertigt. Also genau nach Plan. $EE%OLFNLQGLH9DNXXP*LH DQODJH Eine kleine Erfolgsstory 3URI'U,QJ0DUWLQ% KOH Die kleine Erfolgsstory begann an einem Dienstagabend im Wintersemester Ich glaube nicht, daß ich mich täusche. Der genannte Student wirkt auf mich motiviert. Seine Arbeit macht ihm Spaß und er sieht den Sinn dieser Arbeit nicht nur darin, einen Abschluß mit Diplom zu erreichen, sondern er hat sich für die Zukunft ein interessantes Betätigungsfeld erarbeitet. Ich glaube auch nicht, daß der Student zu den sogenannten Strebern oder Überfliegern gehört. Er hat ganz einfach diszipliniert ein Prinzip verfolgt: Sich ein Ziel setzen und es mit aller Kraft verwirklichen. Und er war auch bereit, dafür den Preis zu

11 11 bezahlen: Nämlich konzentriert (nicht unbedingt hart) zu arbeiten. Abschließend möchte ich noch bezüglich der kleinen Erfolgsstory erwähnen, daß dieser Student weiter studieren möchte. Sein Ziel könnte die Promotion sein. Jedoch hat er sich diesbezüglich nicht festgelegt. Er sagte mir nur, daß er zunächst weiterstudieren wolle, da er sich für das Thema interessiert. Warten wir mal ab. Warum schreibe ich über diesen Vorgang? Nun, zur Zeit stelle ich fest, daß ein großer Teil meiner Studenten nicht konzentriert studiert. Ich bemerke Frust bei ihnen. Natürlich muß nicht jeder ein solches, vielleicht außergewöhnliches Tempo zulegen wie der weiter oben beschriebene Student. Jedoch kann man Schlußfolgerungen ziehen: Der Student hatte sich ein Ziel gesetzt, wollte dafür Arbeiten und die Mühe auf sich nehmen. Viele Studenten setzen sich keine Ziele. Sie sind passiv und warten ab. Kein Wunder, daß sie in ihrem Studium nicht voran kommen. Der beschriebene Student ist mehr als zufrieden. Er sieht Sinn in seiner Arbeit, ist in Projekte eingebunden, die ihm ggf. eine Finanzierung ermöglichen können. Er konnte aufgrund seiner Aktivität Kontakte knüpfen, die ihm zu einem späteren Zeitpunkt nützlich sein könnten. Seine Aktivität ermöglicht es ihm, neue Ziele zu definieren und diese zu verfolgen. Welches Ziel setzt sich ein Student, der nur ein Diplom erreicht und nichts gelernt hat? Das Minimalziel: Irgendwie überleben! Wie bereits gesagt muß man zum Erreichen eines Zieles nicht maßlos übertreiben. Jedoch muß man zur Zeit die Frage stellen, warum sich so viele Studenten mit ihrem Studium schwer tun. Es liegt nicht unbedingt daran, daß sie unfähig und unbegabt sind. Es fehlt ihnen einfach die richtige Einstellung. Irgendwie das Diplom erhalten, ist ihr Ziel. Die Betonung liegt auf irgendwie. Das ist vielleicht ein Ziel, jedoch wird das Diplom nichts wert sein. Denn früher oder später muß der Student als Diplomingenieur arbeiten und wird unglücklicherweise die scharf wirkende Konkurrenz seiner Kollegen kennenlernen (die vielleicht auch nur ein Diplom haben). Er wird die Welt anders erleben, wenn er Fähigkeiten entwickelt hat. Dann wird man ihn trotz der bestehenden Konkurrenz schätzen und er wird die Möglichkeit haben, mit seinen Konkurrenten umzugehen. Er wird sie nicht unter der Sicht alle wollen den großen Teil vom Kuchen fürchten müssen, sondern er wird sie als einen natürlichen Bestandteil unserer Gesellschaft ansehen. Wenn er nichts gelernt hat, tritt die Konkurrenz in den Vordergrund und ein Sachthema kann es nicht geben. Ich weiß, daß die Situation derzeit nicht so ist, wie bei dem oben beschriebenen Student. Die kleine Erfolgsstory soll wie bereits gesagt- nicht dazu dienen, vielen Studenten einen guten Studenten vorzuhalten. Sie soll als Anregungen dienen, einen Beruf erfolgreich zu beginnen. Wie die Zeiten sich doch gleichen: Die Strenge Karls des Großen 3URI'U,QJKDELO9LNWRU2WWH Es gibt wohl kaum einen Hochschullehrer, der z.z. nicht über die Lernlust der Studenten klagt. Mir ist dazu kürzlich ein passendes Zitat des deutschen Kaisers Karls des Großen ( ) in die Hände gefallen (Spiegelbild der Zeit, KOMET MA

12 12 Service und Verlagsgesellschaft mbh, Frechen), das ich einigen Studenten zur Mahnung und Besinnung gern ins Stammbuch schreiben möchte: Als Karl der Große die Schule zu Paris besichtigte und die Jugend examinieren half, aber befand, daß die adligen Kinder von den Bürger und Bauernsöhnen weit übertroffen wurden, redete er diese also an: :RODQLKU- QJOLQJHGLHLKUXQVJHIROJHW KDEW IDKUHW IRUW ZLH LKU DQJHIDQJHQ GHV )OHL HV /RE XQG /RKQ ]X HUZHUEHQ (XFK ZLOOLFK*HOGXQG*XWYHUVFKDIIHQXQGYRU DQGHUHQZHUWKDOWHQDXVHXFKZLOOLFKPD FKHQ 6WLIWKHUUHQ %LVFK I XQG 3lSVWH LKU VROOW/DQGXQG/HXWHUHJLHUHQXQGGLH(KUH KDEHQ ]X GLHVHU PHLQHU 5HFKWHQ ]X VLW]HQ,KU EULJHQ =luwolqjh DEHU (sprach er zu den jungen Edlen), GLH LKU DOVR PLW JH ]LHUWHQ DXVJHSXIIWHQ +DDUHQ KHUHLQ]LHKHW HXFK DXI HXHU (OWHUQ 5HLFKWXP (KU XQG 6WDQG YHUODVVHW GHP 0 LJJDQJ XQG GHQ :ROO VWHQ QDFKKDQJHW HLQHV U PLVFKHQ.DLVHUV %HIHKO XQG 0DMHVWlW ZHGHU DFKWHW QRFKIROJHWVROOWPLUQLFKWJHQXJVHLQGD LFKPLFKHXHUDQQHKPHQVROOWH8QGVROOHQ GLH $UPHQ *HULQJHQ HXFK LQ DOOHQ (KUHQ YRUJH]RJHQ ZHUGHQ ZHLO LKU GLH 6WXGLHQ KLQWDQVHW]W XQG DXV DQGHUHU ([HPSHO XQG JXWHQ/HKUHQHXUHQ9HUVWDQGQLFKW]X/RE 7XJHQG XQG :HLVKHLW XQWHUULFKWHQ ODVVHQ ZROOW-HGRFKGDLFKVROOWHVS UHQGD LKU HVGHQ)OHL LJHQPLWGHU=HLWZHUGHWJOHLFK WXQVROOWLKUELOOLJDXFKZHJHQHXUHV6WDQ GHVDQGHUHQYRUJH]RJHQZHUGHQ. Der letzte Satz ist heute in Deutschland sicher nicht mehr so aktuell, die übrigen garwohl. Das Verhältnis von Politik, Erziehung und Hochschulbildung 3URI'USKLO'LSO,QJ3HWHU7UHLHU Im Laufe der Geschichte hat sich das Verhältnis von Politik und Erziehung, letztere als ein integrierter Bestandteil hochschulmäßiger Bildung verstanden, als sehr vielgestaltig und vielschichtig erwiesen. Dabei kann man typische Erscheinungsweisen dieses Verhältnisses erkennen, während das Primat der Politik über andere Lebensbereiche und somit auch über die Erziehung durch klassische Beispiele wie die Spartanische Staatserziehung, den Machiavellismus, den Nationalsozialismus und den totalitären Kommunismus belegt werden kann, gibt es zwar einige vieldiskutierte Ansätze zur Pädagogisierung des politischen Bereiches, etwa in Systemen zur politischen Erziehung von KER- SCHENSTEINER und FOERSTER, doch scheitern diese nach bisherigen Erfahrungen in relativ kurzer Zeit an der politischen Wirklichkeit. Beispiele hierfür könnte man auch aus Bemühungen der modernen Curriculumsforschung ableiten. Ein Auseinanderstreben von Politik und Erziehung ist als Folge einer gegenseitigen Abwertung ebenfalls keine brauchbare Konzeption. Auf die Dauer muß jede staatliche Ordnung verfallen, wenn die ihr angehörigen Menschen planmäßig im Gegensatz zu ihr erzogen werden. Die Korrespondenz von Politik und Erziehung setzt die Überzeugung voraus, daß zwischen dem politischen Leben eines Staatsvolkes und der Bildung der ihm angehörigen Menschen ein unmittelbarer und unlösbarer Zusammenhang besteht. Es sollte dann nicht mehr die Alternative Politik oder Erziehung gelten, sondern beide haben sich gegenseitig zu durchdringen.

13 13 Diese Auffassung findet man in historischer Darstellung in der attischen Demokratie, aber auch in jeder demokratischen Ordnung, die sich auf das christlichabendländische Denken gründet. Die Korrespondenz von Politik und Erziehung ist eine wesentliche Grundlage der Staatsform der BRD und sollte demgemäß auch eine integrative Einheit im Leben der Menschen unseres Landes bilden. Das heißt aber, es darf keine erzieherische indifferente Politik und keine politisch indifferente Erziehung geben. Politik ist immer erzieherisch, Erziehung ist immer politisch relevant. Dabei zeigt es sich, daß ein deutlicher Zusammenhang zwischen dem Verhältnis von Politik und Erziehung und dem Erstarken oder dem Verfall politischer Ordnung besteht (RÜCKRIEM, 1967, S. 11). Erziehung ist so gesehen "Mitschöpferin" des Staates (LITT, 1963, S. 81). Von dieser Auffassung her stellt sich die Frage nach der Stellung der politischen Erziehung im Rahmen der Hochschulbildung und nach der besonderen Verantwortung des Hochschullehrers als eines Erziehers. Bestimmt sich Erziehung u.a. als eine Hinführung der Menschen zur Einsicht in die Wahrheit, so muß sich der erziehende Hochschullehrer jede Ideologie und jede Polemik als Verfälschung der Wahrheit verbieten. Faßt man Erziehung ferner als Führung zur Sachlichkeit und Mitmenschlichkeit auf, so bleibt dem Hochschullehrer nur die sachliche Argumentation im Dialog als Feld des politischen Meinungsaustausches und einer erzieherischen Einflußnahme. Sobald es um Werte geht, ist ein propagandistischer Effekt der Erziehung genauso gegeben wie das Politische im Phänomen der Propaganda pädagogischer Natur ist. Ein Mittel gegen eine negative Auswirkung der Propaganda ist ein Mehr an Propaganda, d.h. umfassendste, wahrheitsgetreue Information und so die Möglichkeit, viele Aspekte und begründete Meinungen vergleichen zu können. Politik und Pädagogik und ihre gegenseitige Durchdringung sind somit die Grundlagen einer politischen Erziehung. Die Beschreibung des Zusammenhangs von Politik und Pädagogik führt bei einer anthropologischen Betrachtung folgerichtig zu einer notwendigen Deutung der Beziehungen von Mensch und Welt in einer humanökologischen Dimension. Ihren Ursprung hat politische Bildung und Erziehung letztlich nicht im aktuellen politischen und pädagogischen Tagesgeschehen, sondern nach LITT im Weltanschaulichen. Diese weltanschauliche Voraussetzung für die Beschreibung der menschlichen Situation in Staat und Gesellschaft muß bei den Grundproblemen der politischen Erziehung ansetzen, die sich hier konkret in der Frage nach der "Hochschule" heute im Hinblick auf die Demokratie unseres Staates stellen. HABERMAS weist im Rahmen seiner kritisch-dialektischen Sozialphilosophie auf die Notwendigkeit einer politischen Orientierung aller Bildungsbemühungen im akademischen Raum hin und betont: Wenn es akademische Bildung überhaupt geben soll, kann sie auf dem Resonanzboden der privaten Lebensgeschichte nicht mehr eingeschränkt sein, sie ist durch und durch politisiert. (1967, S. 23). Dabei gilt es zu beachten, daß die Bildung - auch Hochschulbildung - stets in einem Gesamtrahmen einer auch andere Lebensbereiche umfassenden politischen Konzeption gesehen werden muß. Nach SEIFERT (1967) beruht dieses politisierende Verständnis der Hochschule in ihren Funktionen und insbesondere der Hochschulreform auf wissenschaftstheoretischen Voraussetzungen einer ganzheitlich-synthetischen Denkweise, der es um Gesamtzusammenhänge und nicht um isolierte Einzelheiten geht.

14 14 Diese ganzheitliche-synthetische Denkweise erhält etwa im Rahmen einer problemorientierten, ganzheitlich ausgerichteten, interdisziplinären Arbeitswissenschaft u. ä. strukturierter Lehrgebiete für eine zukunftsorientierte Ausbildung des Nachwuchses eine besondere Relevanz. Es erhebt sich die Frage, welche Konsequenzen ein Hochschullehrer aus solchen Überlegungen im Hinblick auf seine pädagogischen Aufgaben zieht, die man mit Vermittlung von Wissen, Können und Erfahrung, allgemein und berufsbezogene Bildung und erzieherische Anleitung der Studenten zur Einsicht und personalen Bewältigung der Aufgaben des Akademikers in der Gesellschaft kennzeichnen kann und welche Perspektive sich innerhalb der Studentenschaft für ihren Auftrag, ebenfalls einen Beitrag zur politischen Bildung zu leisten, öffnet.

15 15 9HU IIHQWOLFKXQJHQ Industrie-Stoßdämpfer 3URI'UUHUVHF'LSO,QJ+HLQ]'LHWHU0RW] Nachdem vor einigen Jahren im Audiovisuellen Medienzentrum (AVMZ) der Bergischen Universität Wuppertal in Zusammenarbeit mit der Industrie der wissenschaftliche Lehrfilm Industrie- Stoßdämpfer entstand, interessierte sich auch die Dubbel-Redaktion für dieses bisher noch nicht im Maschinenbau- Taschenbuch Dubbel vertretene Konstruktions-Element. In die Neuauflage des Dubbel im Herbst 2000 wird darum ein Kapitel Industrie-Stoßdämpfer aufgenommen, das dieses Bauteil beschreibt und Anwendungsgebiete, Anwendungsbeispiele aufzeigt und Berechnungs- bzw. Dimensionierungsbeispiele bringt. Prof. Dr. Motz vom Fachbereich Maschinentechnik ist Autor des o.g Lehrfilms wie auch des neuen Dubbel-Kapitels. Im folgenden ein Ausschnitt aus der Einführung in das neue Dubbel-Kapitel Industrie- Stoßdämpfer : Anwendungsgebiete: Industrie-Stoßdämpfer sind wartungsfreie hydraulische Bauelemente mit besonderen Dämpfungseigenschaften, mit denen sie sich von anderen federnden Bauelementen unterscheiden. Überall, wo produziert und transportiert wird, sind Massen in Bewegung, die in einem bestimmten Arbeitsrhythmus einen Richtungswechsel erfahren oder die abgebremst und positioniert werden müssen. Die Massen beinhalten eine mit dem Quadrat der Geschwindigkeit wachsende kinetische Energie. Bei Aufnahme dieser Energie durch Stoßdämpfer, also beim Abbremsen der Masse, treten Kräfte auf, die sich mit der umzuwandelnden mechanischen Energie und also mit der Produktionsgeschwindigkeit der Anlage erhöhen. Eine Steigerung der Produktionsgeschwindigkeit bedingt eine steigende Maschinenbelastung; sie verlangt eine Verringerung der Abbremskräfte. $EE$QZHQGXQJVEHLVSLHOI U,QGXVWULH 6WR GlPSIHU Forderung ist es, die bewegten Massen positionsgenau und in kürzester Zeit mit möglichst kleinen Bremskräften abzubremsen. Während Federpuffer, Gummipuffer, Luftpuffer und hydraulische Bremszylinder eine Abbremskinematik aufweisen, die eine unakzeptable Höchstkraft bedingt, bremsen Industriestoßdämpfer sanft und in kurzer Verzögerungszeit mit nahezu konstanter Bremskraft über den gesamten Bremsweg. Funktionsweise des Industrie- Stoßdämpfers: Diese ideale Brems-Kinematik (konstante Verzögerung, zeitlich linearer Geschwindigkeitsverlauf) verdankt der Industrie- Stoßdämpfer seinem konstruktiven Aufbau: Beim Abbremsvorgang wird die Kolbenstange in den Stoßdämpfer eingeschoben; das Hydraulik-Öl, das sich vor dem Kolben befindet, wird durch Drosselöffnungen verdrängt und vom sog. Absorber aufgenommen; proportional zum verfahrenen Hub nimmt die Zahl der wirksamen Drosselbohrungen ab, so daß damit die Kolbenkraft (und damit die auf die abzu-

16 16 bremsende Masse wirkende Bremskraft) annähernd konstant bleibt. Daraus resultiert die ideale Abbrems-Kinematik, die nur der Industrie-Stoßdämpfer erreicht. Liste der Fach- Veröffentlichungen seit 1999 H. Bode, H. Pusch: Requirements, Design and Material Selection of present and future Metal-Supported Automotive Catalytic Converters. MICATE`99 Konferenz für Advanced Trends in Engineering, ELMinia, Egypt, März 1999, Conference Proceedings S M. Böhle: Application of Analytical and Numerical Methods for the Design of Transonic Axial Compressor stages. Mathematics and Computers in Mechanical Engineering, Vouliagmeni (Greece), Juli 2000 $EE$XIEDXHLQHV,QGXVWULH6WR GlPSIHUV.ROEHQVWDQJHJHKlUWHWKRFKIHVWHU6WDKO URVWIUHL.ROEHQ6LQWHUPHWDOO VHOEVWVFKPLHUHQG.RUSXVPDVVLY JHVFKORVVHQHU%RGHQ$EVRUEHUG\QDPLVFKH 'LFKWXQJDOV5ROOHQPHPEUDQH +RFKGUXFNK OVHKRFKIHVWHUOHJLHUWHU6WDKO JDVQLWULHUWI U,QQHQGU FNHELVEDU Die Industrie bietet eine Vielfalt von konstruktiven Varianten (leichte bis schwere Baureihen, Sicherheitsdämpfer, Rotationsdämpfer, einstellbare, selbsteinstellende und fest eingestellte Dämpfer) für alle anfallenden Aufgaben. Hübe von wenigen mm bis zu mehreren dm, Kräfte von wenigen N bis in den kn-bereich, Energien von wenigen J bis zu mehreren 100 kj. Der Einsatz von Industrie-Stoßdämpfern ermöglicht Produktionssteigerung von Maschinen und Anlagen, erhöht die Lebensdauer der Elemente, senkt Konstruktions-, Produkt- und Betriebskosten, senkt den Verschleiß, mindert den Betriebslärm. W. Diegmann (Vortragender), H. Adam, R. Tiedeck, W. Hoffmanns: Profitable Recycling of Automotive Wiring Harnesses. Vortrag anlässlich der Jahrestagung der Society of Automotive Engineers, Ing, USA, 2000 K.-H. Flörkemeier: Application of CA- Techniques to the construction of prototypes. AITC99 ASIAN Industrial Technology Congress, Hong Kong / China April 99 U. Gohrbandt, V. Otte, R. Otte, A. Müller: Neue Möglichkeiten zur Simulation von Schwenkmomenten an Automobiltürscharnieren mit Neuronalen Netzen. ATZ Automobiltechnische Zeitschrift 101 (1999) 4, S C. Guist, H. Bode: Modelling the mechanical stability of metal catalyst carriers. IPMM`99 "Intelligent Processing and Manufacturing of Materials", Juli 1999, Honolulu, Hawai, Conference Proceedings S P. Treier: Arbeitsgestaltung. Menschengerecht, barrierefrei bauen für Behinderte und Betagte. herausgegeben von A. Stemfhorn, Leinfelden-Echterdingen, A. Koch-Verlag, 4. Aufl Seite

17 17 P. Treier: Arbeitspädagogische Probleme der Rehabilitation. Menschengerecht, barrierefrei bauen für Behinderte und Betagte. herausgegeben von A. Stemfhorn, Leinfelden-Echterdingen, A. Koch-Verlag, 4. Aufl Seite P. Treier: Zum Menschenbild der neuen Technologien u.b.b. der die Arbeitswelt prägenden Informations und Kommunikationstechniken. RENOVATIO, Zeitschrift für das interdisziplinäre Gespräch, 56 (2000) 3, Seite H.-B. Woyand, H. Heiderich: IDEAS Praktikum CAE/FEM. Vieweg Verlag, Wiesbaden 1999 H.-B. Woyand: Heuristische Verfahren zur Form und Topologie Optimierung in integrierten CaxSystemen. Proceedings of the 4 th International Scientifique Colloquium Cax-Techniques, University of Applied Sciences Bielefeld, H.-B. Woyand: Verbesserung der CAD/CAM/CAE-Ausbildung durch den Einsatz multimedialer Techniken. Symposium der Internationalen Gesellschaft für Ingenieurpädagogik IGIP in Biel, 2000.

18 18 )RUVFKXQJXQG(QWZLFNOXQJ Bewertung von Schätzungen mittels KNN zur Datenanalyse im Maschinenbau 'LSO,QJ(OLVHR0LORQLD 3URI'U,QJKDELO9LNWRU2WWH Vielen Ingenieuren ist der Begriff KNN (Künstliche Neuronale Netze) vor allem im Zusammenhang mit dem Forschungsfeld der künstlichen Intelligenz (KI) aus den Gebieten der Sprach- und Mustererkennung bekannt. Die Nutzung von KNN in maschinenbautypischen Fachgebieten wie beispielsweise in der Kraftwerkstechnik [1] und in der Fertigungstechnik [2] ist z.zt. noch weniger häufig. Der Grund hierfür liegt meist darin, dass den KNN-Aussagen eine Eigenschaft zugesprochen wird, die am ehesten der einer Schätzung entspricht. Im Hinblick auf die meisten maschinenbautechnischen Anwendungen, in denen zuverlässige Zahlenwerte mit eindeutig definierten Toleranzen benötigt werden, ist eine Schätzung aber oft nicht ausreichend. Bestände die Möglichkeit, dem ausgegebenen Zahlenwert eines KNN eine individuelle Toleranz und Zuverlässigkeitsangabe hinzu zu fügen und die Funktionalität dieser Aussage zu verifizieren, könnten sich auch im Maschinenbau Einsatzgebiete erschließen, bei denen bislang nur konventionelle Datenanalysemethoden nicht immer mit dem erhofften Erfolg - herangezogen wurden. Ausgehend von diesem Ansatz wurde im Rahmen einer Diplomarbeit [3] mit Hilfe der Interpretersprache von MATLAB ein Programm erstellt, das in der Lage ist, zu jeder sogenannten 'Schätzung' von KNN eine Zuverlässigkeitsangabe und eine individuelle Toleranzangabe auszugeben. Das entwickelte Programm besitzt im wesentlichen die folgenden Eigenschaften: Es beschränkt sich auf das Generieren von KNN mit der sog. feedforward- Struktur (dies ist eine Netzstruktur, die sich hervorragend zur Funktionsapproximation eignet) Das Programm erlaubt die Approximation von Funktionen mit 'beliebig' vielen Eingangswerten (unabhängige Parameter) bei einem Ausgangswert (abhängiger Parameter) Die Daten der zu approximierenden Funktionen werden in drei Datensätze aufgeteilt: /HUQGDWHQ: Diese Daten stehen den verschiedenen Lernverfahren während des sog. Trainings zur Verfügung. 7HVWGDWHQ: Nach jedem Lernprozess dieser ist iterativ wird der Netzfehler mit Hilfe der Testdaten ermittelt. Dabei speichert das Programm die Iteration, in der dieser Netzfehler am kleinsten und somit die Abweichung zwischen Sollausgangswert und Istausgangswert ('Schätzung' des KNN) am geringsten ist. 9HULIL]LHUGDWHQ: Nach Abschluß des Lernprozesses lernen und testen wird der tatsächliche Fehler auf Basis dieser Daten festgehalten (im Rahmen des hier vorgestellten Ansatzes wird vereinfachend

19 19 angenommen, dass die Verifizierdaten in ausreichendem Maß die Daten der Grundgesamtheit repräsentieren). Kernbestandteil und auch wichtigste Eigenschaft des hier untersuchten Ansatzes ist es jedoch, nicht wie i.d.r. üblich nur ein trainiertes Netz zur 'Schätzung' heranzuziehen, sondern mehrere trainierte Netze gleichzeitig. Die Ausgabe der KNN Modellkombination besteht aus zwei Zahlenwerten (s. Abb. 9): 1. Dem Mittelwert der Ausgabewerte der einzelnen Netze 2. Einer Standardabweichung. Die verwendeten Netze geben zum gleichen Eingangsvektor (bestehend aus mehreren Eingangsparametern) unterschiedliche Ausgangswerte ('Schätzungen') ab, die je nach Eingangsvektor unterschiedlich stark voneinander abweichen. Die Standardabweichung stellt gewissermaßen einen Wert dar, der beschreibt, inwieweit sich die gleichzeitig herangezogenen Netze in ihren 'Schätzungen' einig bzw. nicht einig sind. $EE0RGHOONRPELQDWLRQ9HUNQ SIXQJGHU (LQ]HOVFKlW]XQJHQYRQGUHLN QVWOLFKHQ QHXURQDOHQ1HW]HQXQG$XVJDEHGHV0LWWHOZHUWV XQGGHU6WDQGDUGDEZHLFKXQJGHU6FKlW]XQJHQ -HGHVGHU1HW]HKLHUGUHLHUKlOWGDEHLGLH VHOEHQ:HUWHGHV(LQJDQJVYHNWRUV Das Programm interpretiert nun die ermittelte Standardabweichung als Toleranz und gibt an, in wie vielen Fällen der Sollwert (Verifizierdaten) tatsächlich innerhalb dieser als Toleranz interpretierten Standardabweichung liegt. Es kann damit unter Berücksichtigung der vereinfachten Annahme (s. Verifizierdaten) eine interessante Aussage über die Modellschätzung getroffen werden: nerhalb von 67''(9 Der tatsächliche Wert \ liegt mit einer L 0RGHOO festlegbaren Wahrscheinlichkeit innerhalb des individuellen Toleranzfeldes des Mittelwertes der Modellschätzungen, also in- \ ± (im L L 0RGHOO 0RGHOO weiteren Verlauf als 'Trefferquote' bezeichnet). Bei Versuchsreihen mit theoretischen Daten bestätigte sich die Realisierbarkeit einer solchen Aussage. Jedoch wurden vom Netz i.d.r. relativ niedrige Wahrscheinlichkeiten für die Richtigkeit der Schätzungen ermittelt. Im Hinblick auf die Tatsache, dass die Standardabweichung ja einfach als Toleranzangabe interpretiert und der fehlende kausale Zusammenhang ignoriert wurde, ist dies verständlich. Ein vielversprechender Ansatz zur Lösung dieses Problems entstand durch die Beobachtung, dass die Netze in bestimmten Fällen gute Trefferquoten ausgaben. In diesen Fällen war die Standardabweichung der Netze immer dann groß, wenn auch die tatsächliche Abweichung zwischen Soll- und Istwert groß war. Anders gesagt waren sich solche Netze immer dann 'uneinig', wenn sie mit ihrem Mittelwert weit weg vom tatsächlichen Wert lagen. Diese Eigenschaft wird optimal mit dem Korrelationskoeffizienten zwischen der Standardabweichung und dem tatsächlichen Fehler beschrieben.

20 20 Ziel war es also, aus einer großen Anzahl von trainierten Netzen solche Netze für eine Schätzung zu kombinieren, bei der nicht nur die Qualität der einzelnen Schätzungen gut ist, sondern zudem auch der beschriebene Korrelationskoeffizient r 1 geht. Beim Einsatz von theoretischen Datenstrukturen konnten bereits durch manuelles Optimieren Netzkombinationen mit r>0,99 gefunden werden. Dabei stellten sich auch bei 'Modellschätzungen' mit kleinen Toleranzangaben Trefferquoten im Bereich von 99% ein. Fazit Eine Disziplin wie die Modellierung mit KNN wird im Maschinenbau weitere Anwendungsfelder finden, wenn eine Modellschätzung ohne Einschränkung als technisch auswertbare Aussage verstanden werden kann. Oft gehören hierzu zusätzlich zur sog. 'Schätzung' auch eindeutige Angaben bezüglich der Toleranz und der statistischen Sicherheit. Die noch nicht geklärte Praxistauglichkeit des hier vorgestellten Modells wird darüber bestimmen, in welchem Maß dieses Konzept beim Erschließen neuer Einsatzgebiete für KNN genutzt werden kann. Erste Untersuchungen an einem praktischen Problem werden derzeit durchgeführt. [1] R. Otte: Selbstorganisierende Merkmalskarten zur multivarianten Datenanalyse komplexer technischer Prozesse, Dissertation 1998, Universität Dortmund [2] U. Gohrbandt, V. Otte, R. Otte, A. Müller: Neue Möglichkeiten zur Simulation von Schwenkmomenten an Automobiltürscharnieren mit Neuronalen Netzen, Automobiltechnische Zeitschrift (ATZ) 4/1999 [3] E. Milonia: Entwicklung von Neuronalen Backpropagation-Netzen zur Datenanalyse; Diplomarbeit 1999, Bergische Universität - Gesamthochschule Wuppertal, FB Maschinentechnik Recycling von Verbundwerkstoffen 3URI'U,QJ:HUQHU+RIIPDQQV Die Methode der Stofftrennung über die Schmelze zeigt sich als gangbarer Weg beim Recycling von Verbundwerkstoffen, deren Komponenten schmelzbar sind [1]. Dabei ist der Aufwand an elektrischer Energie für Kunststoffe vergleichsweise niedrig gegenüber der Herstellung neuer Kunststoffe. Er beträgt etwa 1,3 kwh/kg [2]. Unter Berücksichtigung eines erforderlichen Handlings entstehen auf Polyamid bezogen Kosten für die Primärenergie in Höhe von von nur etwa 15 % der Kosten für den Neuwerkstoff (Abb. 10). Da für ursprüngliche Verwendung wiederverwendbares Material gewonnen werden kann, ist die Weiterentwicklung des Verfahrens sinnvoll. Energie / (kwh/kg) Primärenergie-Aufwand zur Kunststoffherstellung 20 Die bisher ausgeführte Versuchsanlage (siehe oben) ist für diskontinuierlichen Betrieb mit stufenweiser Abtrennung bei bis zu vier einstellbaren Schmelztemperaturen 26 Zentrifuge PP ABS PA 6 $EE3ULPlUHQHUJLHYHUEUDXFKEHLGHU 5 FNJHZLQQXQJPLWGHU6FKPHO]H]HQWULIXJHLP 31

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