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Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen durch Anwendung neuer Methoden und Technologien entlang der Prozessketten bei Systementstehung und Systemnutzung

Status laufend
Ziele

1. Gesamtziel des SFB
Im SFB 805 werden Methoden und Technologien erforscht im Rahmen eines neuen SFB-Unsicherheitsmodells, in dem Prozesse, Prozessketten und Zustände in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus beschrieben, bewertet und beherrscht werden. Gelingt es, Unsicherheit zu beherrschen, so können die Produktqualität aufrechterhalten, Ausfälle begrenzt, Sicherheitsbeiwerte minimiert, gegenwärtige Überdimensionierung vermieden, Ressourcen geschont, Einsatzbereiche erweitert und damit wirtschaftliche Vorteile ermöglicht werden. Unsicherheit ist dabei als ein generelles, in jedem Planungs- und Lebenslaufprozess auftretendes Phänomen aufzufassen und unabhängig von der Art und Verortung des jeweils betrachteten Prozesses in einheitlicher und nutzbarer Form zu beschreiben.

Eine übergreifende Theorie der Unsicherheit in Prozessen wird erarbeitet, die bestehende Theorien der Risikoanalyse und Zuverlässigkeitsbetrachtung einschließt und in eine umfassende , hergestellt sowie numerisch und experimentell zur Beherrschung von Unsicherheit erprobt wird.Unsicherheitstheorie einbindet. Hierzu spielen mathematische, terminologische und informationstechnologische Modelle sowie virtuelle Entwicklungsmethoden und reale Produktions- und Nutzungsmethoden eine Rolle, mit denen Unsicherheit in dem Sinne beherrscht werden, dass ihre Auswirkung im Rahmen zulässiger Grenzen bleiben und z. B. unzulässige Schädigungen in lasttragenden Systemen nahezu ausgeschlossen werden können. Die Wechselwirkungen zwischen Planungs-, Realisierungs- und Nutzungsprozessen im Hinblick auf die Beherrschung von Unsicherheit werden herausgearbeitet. Hieraus ergeben sich zudem die Notwendigkeit und die besondere wissenschaftliche Herausforderung, Methoden zur Unsicherheitsbewertung für herkömmliche, noch weit verbreitete, aber in ihrem Einsatzbereich begrenzte passive lasttragende Systeme auch für funktionsintegrierte aktive/adaptive lasttragende Systeme mit erweiterten Einsatzbereichen zu erforschen.

Im Mittelpunkt der zweiten Förderperiode steht die ganzheitliche Beherrschung von Unsicherheit entlang der Produktlebensphasen Entwicklung, Produktion und Nutzung, die gegenüber der ersten Förderperiode um Modularisierung, Skalierung, Nichtlinearitäten etc. erweitert wird.

•Die Produktentwicklung entwickelt Konstruktionsmethoden des Robust Design weiter und widmet sich verstärkt der Beherrschung epistemischer Unsicherheit.

Die Arbeit in der Produktion optimiert weiter Prozessketten mit Hilfe mathematischer Methoden,  gestaltet umformende und zerspanende Fertigungsverfahren bei stets gleicher Fertigungsqualität flexibel und integriert Funktionsmaterialien für aktive Bauteile synchron mit der Formgebung.

•In der Nutzung des lasttragenden Systems sorgen Usage-Monitoring Verfahren für eine  permanente Erfassung der tatsächlichen Beanspruchung und Beanspruchbarkeit.

Das methodische und technologische Wissen wird in geeigneten Prozessmodellen hinterlegt und steht dem Anwender in einem Informationsmodell zur Verfügung. Ein neuer SFB-Demonstrator dient als gemeinsames und strukturbildendes lasttragendes System, das unter dem Dach dreier neuer Arbeitskreise I Unsicherheits-modellierung, Skalierung und Module, II Unsicherheitsverkettung, Variable Prozesse und Robuste Produkte und III Aktive Systeme entwickelt

2. Umformen - Produktionsfamilien bei gleich bleibender Qualität

Unsicherheiten, die durch Änderungen der Absatz- oder Beschaffungsmärkte in umformenden Fertigungsprozessen auftreten, sollen durch Arbeiten deises Teilprojektes beherrschbar werden. Ein Ziel des Teilprojekts ist es, Prozesskettenfamilien für die umformende Fertigung zu schaffen. Diese Produktionsfamilien werden durch eine Änderung der Werkzeugkinematik in Verbindung mit stufenweise komplexer werdenden Werkzeugen erzeugt. Ein weiteres Ziel des Teilprojektes ist die Beherrschung von Änderungen im beschaffungsbasierten Teil des Wertschöpfungssysems durch geregelte Umformprozesse.

3. Integration von Funktionsmaterialien
In diesem Teilprojekt werden die Grundlagen für die Integration adaptronischer Komponenten in massive metallische Strukturen durch inkrementelle Umformverfahren gelegt. Ergebnisse der Arbeiten sind Technologien, mit denen eine sichere Kopplung von Aktoren, Sensoren und Tragstrukturen gelingt, ohne dass es während der Herstellung der Kopplung zu einer Beschädigung der Aktoren oder Sensoren kommt.


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