Inhalt 1 Einleitung zur Computerunterstützten Fertigung Fertigungstechnik...11

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1 1 Einleitung zur Computerunterstützten Fertigung Aktuelle Herausforderungen Einführung in die Computerunterstützte Fertigung Literatur zu Kapitel Fertigungstechnik Aufgaben der Fertigungstechnik Grundbegriffe der Fertigungstechnik Einteilung der Fertigungsverfahren Kurzbeschreibung der einzelnen Fertigungsverfahren Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaft ändern Spanende Fertigungsverfahren Einteilung der spanenden Fertigungsverfahren Drehen Bohren, Senken, Reiben Fräsen Wahl des anzuwendenden Fertigungsverfahrens Technologische und wirtschaftliche Anforderungen Beschreibung der Fertigungsaufgabe Anwendungsgerechte Konstruktion (DFX) Grundlagen der Zerspanungstechnik Modelle für Fertigungsprozesse Ziele und Anforderungen an Modelle Einteilung von Prozessmodellen Modelle zur Darstellung der Zerspanungskraft Prozessmodelle für Drehen Prozessmodelle für Fräsen Modelle für Schnitt- und Zerspanungsgrößen Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl Geometrieverhältnisse beim Fräsen Eingriffsverhältnisse für Schnittkraftberechnung Ermittlung des Spanungsquerschnittes Ermittlung der Schnittkraft...45

2 viii Inhalt Zeitspanungsvolumen Modelle zur Standzeitberechnung und Standzeitoptimierung Begriffsdefinition Standvermögen, Standzeit Berechnung der Standzeit Modelle für Schwingungen in Werkzeugmaschinen Modelle aus der Umformtechnik Modell für das Walzen Modellanwendung: Automatisierung in Walzwerken Modell für das Biegen Literatur zu Kapitel Werkzeugmaschinen Allgemeines zu Werkzeugmaschinen Begriffsdefinition Einteilung der Werkzeugmaschinen Automatisierung Konstruktive Anforderungen an Werkzeugmaschinen Ermittlung der Anforderungen Sicherheitstechnische Maßnahmen Struktur von Werkzeugmaschinen Komponenten und deren Realisierung Gestell Führungen Antriebe Getriebe Wegmesssysteme Halter- und Spanneinrichtungen Werkzeugmaschinen zum Umformen Drehmaschinen Bohrmaschinen Fräsmaschinen Literatur zu Kapitel NC- und CNC-Technik und Programmierung Allgemeines zur Entwicklung von NC- und CNC-Techniken Steuerung und Regelung im Fertigungsprozess Gliederung der Steuerungsarten Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) NC-CNC-Technik NC-Programm NC-Steuerungen Anforderung an eine NC-Steuerung NC-Achsen Abarbeitung des NC-Programms... 89

3 ix Verfahrweg-Steuerungsarten Punktsteuerung Streckensteuerung Bahnsteuerung NC-Maschinen NC-Erweiterungsfunktionen Die Programmierung Gliederung und Begriffsbestimmung der NC-Programmiertechnik Einteilung der Programmierverfahren Ablauf bei der Erstellung von NC-Programmen Aufbau von NC-Programmen Festlegung von Bezugselementen Koordinatensysteme Null- und Bezugspunkte Beispiele für NC-Programme Beispielprogramm Fräsen Kreisinterpolation Beispielprogramm Drehen Werkzeugkorrektur Aktuelle Trends bei NC-CNC-Steuerungen Soft-CNC Vorteile der Soft-CNC Typische Struktur von Soft-CNC-Steuerungen Mögliche Einsatzgebiete Open Source Lösungen für CNC Literatur zu Kapitel CAD/CAM-Prozesskette Überblick zum computerunterstützten Konstruieren und Fertigen CAx-Systeme Computer Aided Design (CAD) Computer Aided Engineering (CAE) Computer Aided Planning (CAP) Computer Aided Manufacturing (CAM) Ablauf zur computerunterstützten Produktentwicklung und Fertigung D-CAD-Modell D-Modellierung Allgemeines zur 3D-Modellierung D-Modellierungsstrategien Querschnittsflächenorientierter Modellaufbau Beispiel für einen profilbasierten Modellaufbau Oberflächenbasierter Modellaufbau Zeichnungserstellung Geometrierepräsentationsschema...130

4 x Inhalt Kantenmodell (Drahtmodell) Flächenmodell Volumenmodell (Körpermodell) Gliederung der Volumenmodelle Constructive Solid Geometry (CSG) Produktionsmodelle Elementefamilienmodelle Randrepräsentationen (Boundary Representation, BRep) Finite-Elemente-Modelle (FEM) Zellmodelle Hybridmodelle (Kombination BRep und CSG) Geometrieschnittstellen Arten des Geometriedatenaustausches Initial Graphics Exchange Specification (IGES) Verband der deutschen Automobilindustrie-Flächenschnittstelle (VDAFS) Standard d Echange et de Transfert (SET) Standard for the Exchange of Product Model Data (STEP) Standard Triangulation Language (STL) Andere Schnittstellen CAD/CAM-Kopplung CAD/CAM-Programmierung Arbeitsablauf bei der Nutzung von CAD/CAM Werkzeugmaschinen-Einstellung Werkzeug-Einstellung NC-Folgen-Einstellung Objektorientiertes NC-Programm (STEP-NC) Automatisierungstendenzen in der NC-Programmierung Feature-Technologie Aufbau eines Features Featureerkennung Arten der Featureerkennung (Feature Recognition) Literatur zu Kapitel CAD/CAM-Systeme und Simulationstechnik CAD/CAM-Systeme Funktionalitäten von CAD/CAM-Systemen Achs-Simultanfräsen Kollisionsprüfung Maschinensimulation Visualisierung und Bearbeitung von Restmaterial Automatische Bohrungserkennung und Maschinenprozesse Auflistung einiger CAD/CAM-Systeme Einführung von CAD/CAM-Systemen

5 xi Stufen bei der Einführung von CAD/CAM-Systemen Anforderungen an ein CAD/CAM-System Implementierung Simulationstechnik bei rechnergestützter Fertigung Allgemeines zur NC-Simulation Vorteile durch den Einsatz von Simulationstechnik Funktionalitäten von NC-Simulationsprogrammen Einsatzgebiete von NC-Simulationsprogrammen Softwareüberblick NC-Programmprüfung Ablauf einer Maschinensimulation Aufbau des Maschinenmodells Aufbau des Steuerungsmodells Maschinensimulation mit Materialentfernung NC-Codeoptimierung Schruppbearbeitung Schlichtbearbeitung HSC-Bearbeitung Literatur zu Kapitel Gestaltung und Management von Produktionsprozessen Allgemeines und Motivation Rechnerunterstützte Planung und Fertigung Prozessgestaltung Y-CIM-Modell nach Scheer Komponenten des Y-Modells Engineering Data Management Systeme und Product Data Management Systeme (EDM/PDM-Systeme) Flexible Fertigungssysteme Fertigungsleitsysteme Anforderungen an Fertigungsleitsysteme Direct Numerical Control (DNC) Aktuelle Themen, Trends Digitale Fabrik Ziele und Nutzen einer digitalen Fabrik Aufgaben und Ansatzpunkte einer digitalen Fabrik Anwendungsgebiete und Softwarewerkzeuge Lean Production Digital Mock Up (DMU) Literatur zu Kapitel Qualitätsmanagement in der Fertigung Begriffserläuterungen Qualität...196

6 xii Inhalt Qualitätsmanagement Aufgaben der Qualitätssicherung Bedeutung der Qualitätssicherung während der Produktentstehung Demingkreis Total Quality Management (TQM) Qualitätsmanagementmethoden Einsatz von Qualitätsmanagementmethoden Fehlerbaumanalyse (FTA) Fehlhandlungsvermeidung (Poka-Yoke) Qualitätssichernde Maßnahmen in der Fertigung Qualitätsprüfung Statistische Prozessregelung Fähigkeitsuntersuchungen Anlagenbetreuung, Instandhaltung Q7-Werkzeuge Fehlersammelliste Histogramm Qualitätsregelkarte Paretodiagramm Korrelationsdiagramm Brainstorming Ursache-Wirkungsdiagramm (Ishikawa- Diagramm) Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) Arten der FMEA Durchführung der FMEA Quality Function Deployment (QFD) Begriffserläuterung Quality Function Deployment House of Quality (HoQ) Vor- und Nachteile von QFD Six-Sigma Allgemeines Statistische Interpretation Vor- und Nachteile von Six-Sigma Arten der Six-Sigma-Methode Konzeptioneller Rahmen für die DMAIC-Methode Rechnergestützte Qualitätssicherung (CAQ) Literatur zu Kapitel Reverse Engineering und Rapid Prototyping Allgemeines zu Reverse Engineering Anwendungen von Reverse Engineering Historische Entwicklung Grundlegende Einteilung der Digitalisierungssysteme Taktile Messsysteme

7 xiii Eigenschaften taktiler Verfahren Schaltende Tastsysteme Messende Tastsysteme Koordinatenmessgerät Optische Messsysteme Photoelektrische Kantenantastung Bildanalyse Lasertriangulation Lichtschnittverfahren Streifenprojektion Theodolite Photogrammetrie Flächenrückführung Triangulation der Punktewolke Polygonisierung Allgemeines zu Rapid Protoyping Physische Modellarten (Prototypen) Einteilung der generativen Verfahren Verfahrenskette Rapid Prototyping-Verfahren Stereolithographie (SL) Selektives Laser Sintern (SLS) Laminated Object Manufacturing (LOM, LLM) Fused Deposition Modelling (FDM) Solidier-Verfahren (Solid Ground Curing SGC) D-Drucken (Three Dimensional Printing 3DP) Vergleich der Rapid Prototyping-Verfahren Rapid Manufacturing und Tooling Literatur Kapitel Literatur Sachverzeichnis...260