Steigende Qualitäts- und Sicherheitsstandards sowie das ständige Bestreben, Gewicht und Energieverbrauch zu reduzieren, führen beispielsweise im Fahrzeugbau zu immer komplexeren Fahrzeugstrukturen und effizienteren Produktionsprozessen. Da rein empirische Vorgehensweisen zur Prozessauslegung sehr zeit- und kostenintensiv sind und nicht immer einen optimalen Produktionsprozess sicherstellen können, werden zunehmend numerische Methoden zur Simulation des Produktionsprozesses eingesetzt. Diese Arbeit zeigt, wie mittels einer virtuellen Produktionsanlage mögliche Anlagenkonfigurationen und Prozessparameter frühzeitig untersucht, hinsichtlich ihrer Effizienz und Robustheit bewertet und optimiert werden können. Dafür wird im Rahmen dieser Arbeit ein erweitertes Konzept entwickelt, welches die Vorgehensweise zur Erstellung eines ersten Konzeptmodells, zur physikalisch-mathematischen Beschreibung des Produktionsprozesses, zur Identifikation fehlender Parameter, zur Erstellung und experimentellen Validierung des Simulationsmodells sowie zur Prozessoptimierung und abschließenden Gültigkeitsabsicherung beschreibt. Die Anwendung des Konzepts zur Produktionsprozess-Optimierung wird am Beispiel der Infrarottrocknung, einem Teilprozess der Hohlraumkonservierung von Fahrzeugkarosserien, demonstriert. Besondere Bestandteile der Arbeit stellen hier die phänomenologische Analyse und die Modellbildung des Wärmeeintrags in Fahrzeugkarosserien mittels Infrarotstrahler sowie des weiteren Wärmetransports innerhalb der Fahrzeugkarosserien, beispielsweise über Schweißpunktverbindungen, dar. Weiterhin wird ein Simulationsmodell aufgebaut und anhand von Messungen im Produktionsprozess experimentell validiert. Über die Integration der Prozesssimulation in einen effizienten Optimierungsalgorithmus werden die optimalen Betriebsparameter der Infrarotstrahler für verschiedene Baureihen vorausberechnet und somit ein schnellerer Anlauf der Produktion bei gesteigerter Qualitätssicherung ermöglicht.
Simulationsbasierte Produktionsprozess-Optimierung am Beispiel der Infrarottrocknung
2010
176 Seiten, 105 Bilder, 15 Tabellen, 180 Quellen
Theses
German
Simulationsverfahren , Fertigungstechnik , Fertigungssimulation , Infrarottrocknen , Qualitätssicherung , Sicherheitsnorm , Gewichtsverlust , Energieeinsparung , Fahrzeugbau , Prozessauswertung , Kostensenkung , Anlagenoptimierung , Verfahrensparameter , Stabilität , Leistungsfähigkeit , mathematische Beschreibung , Validierung , Simulationsmodell , Prozessoptimierung , Hohlraumkonservierung , Karosserieanbauteil , Wärmeeinwirkung , Infrarotstrahler , Wärmeübertragung , Optimierungsalgorithmus , Betriebsdaten (technische Parameter)
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