Fuzzy-arithmetische Modellierung von Prozessen mir unsicheren Parametern

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kai Willner
• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 260682773

Das Ziel des Teilprojektes bleibt die Entwicklung einer robusten Prozessmodellierung mittels Metamodellen zur verbesserten und effizienten Vorhersagefähigkeit der Auswirkungen von Prozessschwankungen auf funktionskritische Maße. Für die zweite Phase soll das Augenmerk stärker auf die Verbindung von Metamodell und Prozesssimulation gelegt werden. Eine weitere Annäherung der Simulationen an reale Prozesse erfordert detailliertere Modelle und damit höhere Rechenzeiten. Es wird dadurch schwieriger, genügend Simulationen für das Metamodell auszuwerten. Es ist daher wichtig, Simulationen auch dahingehend zu optimieren, dass der Zusammenhang der Eingangsparameter und der Ergebnisgrößen möglichst gut mittels des Metamodells abgebildet werden kann. Da sowohl Ausgangs- als auch Eingangsgrößen eine entscheidende Rolle spielen, sollen diese mit den jeweiligen TPs abgestimmt sein. Aus Fertigungssicht sind Modellannahmen, wie Materialmodell oder Kontaktmodell als Eingangsgröße der Simulation sowie Ergebnisgrößen, wie Festigkeit und Kräfteverteilung, interessant. Für die Toleranzvergabe hingegen sind Prozesseinstellungen, wie z. B. Temperatur oder Druck, sowie die Geometrie des Bauteils wichtiger, da diese Größen toleriert werden können. Diese Interessenkonflikte stehen jedoch immer in einem Zusammenhang, der durch die Simulation dargestellt wird. Die Untersuchung dieser Ein- und Ausgangsgrößen bzw. deren Berücksichtigung mit Unsicherheiten und deren Optimierung mittels Fuzzy-Arithmetik ist damit ein wichtiger Bestandteil des prozessorientierten Toleranzmanagements, um die Schnittstelle zwischen Prozesssimulation und Toleranzsimulation zu optimieren.Ein neues Ziel des Gesamtprojektes in der zweiten Phase ist es, das Verschleißverhalten imBetrieb bei der Bauteiltolerierung zu berücksichtigen. Für das TP ergibt sich damit als neues Ziel, eine virtuelle Ebene dieses Sachverhalts zu erstellen. Die Modellierung des Verschleißverhaltens im Betrieb führt zu einer zusätzlichen zeitlichen Komponente in der Modellierung. Neben der Messunsicherheit und der Oberflächenstruktur sind dann Betriebsparameter und zeitliche Abnutzung zu berücksichtigen. Die zeitabhängigen Komponenten stellen dabei eine Herausforderung dar. Im Fokus des Verschleißes ist zweifelsohne die Zahnradpaarung. Dabei soll das Archard-Modell angewendet werden, um eine virtuelle Vorhersage treffen zu können. Dazu sollen realeVerschleißversuche mit Berechnungen verglichen und unter Berücksichtigung der Messunsicherheiten, der Oberflächentopografie und der Betriebsparameter charakterisiert werden. Das Zusammenspiel der Komponenten, deren Vorhersage und deren Auswirkungen soll amDemonstrator aus der ersten Phase exemplarisch analysiert werden. Dabei sollen dieMetamodelle um die zeitliche Komponente des Verschleißes erweitert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 2271: Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden