Musterlösung zur Klausur Fertigungslehre MB im SS 13

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1 Musterlösung zur Klausur Fertigungslehre MB im SS 3 A) Was versteht man unter Verbundwerkstoffen? Pkt. Verbundwerkstoffe bestehen aus zwei oder mehr miteinander verbundenen Materialien, die im Verbund Eigenschaftskombinationen aufweisen, die keine der beteiligten Komponenten für sich besitzen. Angestrebt werden vor allem eine hohe Festigkeit bei geringer Dichte, eine gute Korrosionsbeständigkeit und Temperaturfestigkeit. Es sind nahezu alle Kombinationen von Metallen, Polymeren und Keramiken denkbar. B) Welche Arten von Verbundwerkstoffen kennen Sie? Partikelverbunde Schichtverbunde Faserverbunde 4 C) Welches sind die wesentlichen Merkmale von faserverstärkten Kunststoffen? Hohe Zugfestigkeit: bis 300 N/mm Hohe Steifigkeit E-Modul): bis mm Geringe Dichte: etwa kg/dm3

2 A) Welche Arten von Werkstücken werden bevorzugt mit dem Modellausschmelzverfahren hergestellt! Pkt. Mit dem Modellausschmelzverfahren können kompliziert gestaltete Teile die auf andere Weise gar nicht oder aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden müssen wirtschaftlich gefertigt werden. B) Für welche Werkstoffe eignet sich das Modellausschmelzverfahren? Geeignet für alle Metalle und Metalllegierungen mit hoher Fließfähigkeit im schmelzflüssigen Zustand (z. B. Stähle, Aluminium- und Kupferlegierungen) C) Skizzieren sie den Fertigungsablauf beim Modellasuschmelzverfahren? 6

3 3a) Welchen Vorteil hat die spanlose Herstellung von Gewinden? Pkt. Hohe Genauigkeit, hohe Maschinenleistung (z. B Schrauben M5 pro Stunde) Pressglatte Oberflächen Erhöhung der Werkstofffestigkeit in den Gewindeflanken, Erhöhung der Wechselfestigkeit, Verminderung der Kerbempfindlichkeit Werkstoffersparnis 3b) Welche Verfahren zur Herstellung von Gewinden kennen Sie? Gewindewalzen Gewinderollen 3c) Skizzieren Sie eins der Verfahren! 4 4

4 4a) Skizzieren Sie das Fertigungsverfahren Aktives hydromechanisches Tiefziehen Pkt. 7 4b) Für welche Bauteile wird das aktive hydromechanische Tiefziehen eingesetzt und warum? Großflächige Bauteile für die Fahrzeugindustrie, wie Motorhauben, Dächer verfügen meist über eine nur sehr geringe Beulsteifigkeit, da durch den geringen Umformgrad keine ausreichende Materialverfestigung erzielt wird. 3

5 5a) Skizzieren Sie die Freiwinkel alpha, beta und gamma! Pkt. 5 5b) Was ergibt sich durch einen negativen Spanwinkel gamma? Negative Spanwinkel erhöhen die Schneidstabilität (Hobeln, Bearbeiten von Werkstücken mit Durchbrüchen, Walz- oder Gusshaut). Nachteilig sind eine sehr hohe Temperaturbelastung und erhöhter Verschleiß (geringe Standzeit der Werkzeuge). 5

6 6a) Wie wird eine kostenoptimale Schnittgeschwindigkeit ermittelt? Auswelchen Kosteneinflußgrößen kann dieser Wert ermittelt werden? Maschinen- und Lohnkosten Werkzeug- und Werkzeugwechselkosten Pkt. 6

7 7a) Warum werden Flugzeuge genietet und Schiffe geschweißt? Pkt. In Randbereichen der Fertigungstechnik, insbesondere im Flugzeugbau, konnte sich das Nieten über die Jahre halten, da im Vergleich zum Schweißen keine thermisch bedingten Eigenschaftsänderungen der Fügeteile und auch kein thermisch bedingter Bauteilverzug auftreten. 7b) Inwieweit unterscheidet sich das Stanznieten vom Setzen von Schließringbolzen? Beim Stanznieten werden die zu verbindenden Teile ohne Vorlochen von zwei Seiten mit Nietelementen verbunden. Das Vorlochen wird durch einen Niet-Schneidevorgang ersetzt. 5 5

8 8A) Beschreiben Sie kurz die Autoklavtechnik? Pkt. Kennzeichnend für die Autoklavtechnik ist, dass nahezu beliebig geformte Bauteile aus Faser- Kunststoff-Verbunden höchster Qualität und mit gezielt einstellbarer Faserorientierung gefertigt werden können. Ein Autoklav ist ein mit definieren Aufheiz- und Abkühlraten zu betreibender Apparat, dessen erforderliche Presskraft durch die Druckdifferenz zwischen den in einem Vakuumaufbau befindlichen Laminat, dem späteren Bauteil und dem Überdruck im Autoklavkessel erreicht wird. Autoklavanlagen für die Fertigung von Faser- Kunststoff-Verbundteilen setzen sich zusammen aus einem beheiz- und kühlbaren Druckkessel, einer Prozessregelung mit optionaler Messdatenerfassung sowie einer Vakuumpumpe und einem Druckluftkompressor. Die größten Autoklaven hatten einen Durchmesser von 6,5 m und eine Beschickungslänge von 5 m. Für kleinere Durchmesser gibt es auch Autoklaven bis 40 m Länge. Betriebsdrücke von 70 bar wurden bei Längen bis 0 m realisiert

9 9a) Welches sind die Aufgaben einer Nutzwertanalyse? Pkt. Neben der Beurteilung der Wirtschaftlichkeit und des Risikos sind bei Investitionsentscheidungen häufig eine Anzahl von wesentlichen, jedoch nicht quantifizierbaren Entscheidungskriterien zu berücksichtigen. In diesem Fall besteht bei alternativen Investitionsvorhaben die Notwendigkeit, die Kriterien so zu gewichten und zu bewerten, dass sie sich durch einen Zahlenwert ausdrücken lassen. Der Nutzwert ist also der zahlenmäßige Ausdruck für den subjektiven Wert einer Investition hinsichtlich des Erreichens der vorgegebenen Ziele. 9b) Beschreiben Sie kurz die wesentlichen Schritte einer Nutzwertanalyse! Aufstellung des Zielsystems Gewichtung der Kriterien Aufstellung von Erträgen Bestimmung und Bewertung von Alternativen Berechnen der Nutzwerte, Aufstellen der Rangfolge