Untersuchung alternativer fugeverbindung als basis fur die automatisierte sitzmontage

Masterarbeit Von Geb.-Datum Matrikel-Nr Studiengang : Tran, Tuan Dat : 24-05-1974 : 3281344 : Master Mechatronik Thema: „Untersuchung alternativer Fügeverbindung als Basis für die automatisierte Sitzmontage“ Fakultät Maschinenwesen Institut für Produktionstechnik Professur Fügetechnik und Montage Der Bericht umfasst 114 Seiten einschließlich 69 Bilder Tabellen Anlagen Betreuer : Dr -Ing Volkmar Flemming Prof Dr -Ing habil U Füssel Dresden, den 18.09.2006 Vorwort Die vorliegende Masterarbeit entstand während meiner Tätigkeit an der Professur Fügetechnik- und Montage, Institut für Produktionstechnik der Technischen Universität Dresden Zu danken habe ich vor allem meinen Betreuer Dr.-Ing Volkmar Flemming, der mich bei der Bearbeitung dieser Masterarbeit wesentlich unterstürzt hat Und Prof Dr -Ing habil Uwe Füssel, der mir dabei geholfen hat, ein Stipendium in Deutschland zu bekommen, damit ich meine Masterarbeit schreiben konnte Außer dem gilt mein Dank Herrn Dipl -Ing W Bauch und der gesamten Arbeitsgruppe Der Dank gilt schließlich dem TUD Hanoi Vietnam Dresden, den 18 September 2006 Tran, Tuan Dat Inhaltsverzeichnis Vorwort Einführung 1.1 Problemstellung 1.2 Zielstellung und Aufgabe 1.3 Stand der Technik Fügeverfahren 18 2.1 Einleitungen der Fügeverfahren 19 2.2 Einordnung der Stufen zu den Suchungen nach Lösungsprinzipien 20 Die Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse 22 3.1 Die Anforderungen der Fügeverbindung 22 3.2 Die Lösbarkeit der Fügeverbindung 23 3.3 Die vorgespannte Verbindung 23 Die Aktorprinzipien 24 4.1 Bimetalle 24 4.1.1 Funktionsprinzip 24 4.1.2 Anwendung von Bimetalle im Industrielle 27 4.1.3 Vorteile und Nachteile von Bimetall: 28 4.2 Piezokeramik 28 4.2.1 Vorteile und Eigenschaften von Piezo-Aktoren 29 4.2.3 PZT – Controllerabgleich und Anwendungen 31 4.2.4 Montagehinweise für Piezoaktoren 37 4.3 Formgedächtnislegierung (FGL) 40 4.3.2 Formgedächtniseffekt 43 4.3.3 Thermomechanische Einflussaktoren auf FGL 48 4.3.3.1 Mechanische Einflussaktoren auf Formgedächtnislegierung 49 4.3.3.2 Thermische Einflussaktoren auf Formgedächtnislegierung 51 Fügeprinzipien 55 5.1 Klebstoffe 55 5.1.1 Definition von Kleben 56 5.1.2 Einteilung der Klebstoffe nach der Art des Abbindens 56 5.1.3 Einflussgrưßen auf die Festigung von Metallklebungen 58 5.1.4 Brucharten von Klebverbindungen nach DIN EN ISO 10365 61 5.1.5 Die Stufen der Klebverbindung 62 5.1.6 Die Vorteile und Nachteile der Klebstoffe 64 5.2 Thermische Dehnungen (Pressverbindungen) 65 5.2.1 Die Pressverbindungsarten 66 5.2.2 Dynamisch belastete Pressverbindungen 68 5.2.3 Beschreibung des Rechenmodells 69 Beispiel: Pressverbindung zwischen Nabe-Bolzen 74 Darstellung Prinzipieller Lösungen 80 6.1 Prinzipieller Lösungen 80 6.2 Lösungsvarianten und unterschiedlichen Konstruktions-Arten 83 6.2.1 Bimetall 83 6.2.2 Piezokeramik 85 6.2.3 Klebstoff 86 6.2.4 Thermische Dehnung (Pressverbindung) 87 6.2.5 Formgedächtnislegierung 88 6.2.6 Mechanische Verbindung 89 6.2.7 Magnetische Effekte 91 6.2.8 Schraubenverbindung 92 Induktion Erwärmung (Induktion Heizung) 94 7.1 Prinzip von Induktion Heizung 94 7.2 Das Schema für die Regelung der Hochfrequenzinduktion 95 7.3 Die Methode für die Steuerung der Energie 96 Bewertung und Auswahl der möglichen Lösungen 98 8.1 Die Anforderungen der Auswahl 98 8.2 Die Abschätzung der Machbarkeit von jeder Variante 99 8.2.1 Bimetall 99 8.2.2 Piezokeramik 100 8.2.3 Klebstoffe 100 8.2.4 Pressverbindung 100 8.2.5 Formgedächtnislegierung 101 8.2.6 Mechanische Verbindung 101 8.2.7 Magnetische Effekt 102 8.3 Auswahl der möglichen Lösungen 102 Zusammenfassung und Ausblick 105 10 Zeichen, Benennungen und Einheiten 106 11 Bildungsverzeichnis 108 12 Literatur 112 Einführung Die PKW-Montage ist bis in heutigen Tage schon relativ vervollkommnend Jedoch investieren zahlreiche Unternehmen in solche Systeme und streben danach eine noch perfektere Leistung zu erlangen, um die Kosten möglichst zu reduzieren Die Montage, die zum grưßten Teil die wirtschaftliche Fertigung eines Produktes bestimmt, gewinnt aufgrund der heutigen Wettbewerbssituation eines Unternehmens auf dem internationalen Markt einen immer grưßeren Stellenwert Die sich verschärfende Produktlebenszyklen, fordern Rahmenbedingungen, gerade im wie z Montagebereich B kürzere eine flexible Automatisierung zur langfristigen Sicherung von Wettbewerbsvorteilen Deutlich lässt sich dieser Trend unter anderem an den steigenden Einsatzzahlen der eingesetzten Roboter erkennen, wobei hier die Automatisierungsbranche im Hinblick auf allgemein sinkende Produktionszahlen eine Sonderstellung einnimmt Im bereich der Montage konnte 1991 einen Zuwachs von fast 1200 Robotern gegenüber dem Vorjahr verzeichnet werden Somit besitzt die Montageautomatisierung mit 23% die absolut grưßten Wachstumsraten und heute verrichten bereits 19% der in Deutschland eingesetzten Roboter ihre Aufgaben in diesem Bereich Automatisierungslösungen sind eine Chance zur Kostenreduzierung, scheitern jedoch häufig an der ungeeigneten Gestaltung der Fügeverbindungen Speziell ist die Sitzmontage solch ein Bespiel Automatische Handhabung der Sitze bietet sich an (großes Gewicht) aber schlechte Zugängigkeit der Schraubverbindung verhindet automatische Montage Deshalb sucht man nach weiteren Lösungen 1.1 Problemstellung Anforderungen an die neuen Lösungen: - Crash-Sicherheit der Verbindung - Lösbarkeit - nur geringe Kostenerhöhung bei den Verbindungselementen zulässig (50cent/PKW) - verbesserte Automatisierung der • geradlinige Fügebewegung (vom Roboter realisierbar) • ohne Zugängigkeitsprobleme Die Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse ist ein wichtiger Abschnitt im Montagesystem eines Autos Im Entwicklungsprozess von Automobilen gewinnt die passive Sicherheit aufgrund zunehmender gesetzlicher Anforderungen und realer Unfallereignissen zunehmend an Bedeutung Ein wichtiger Bereich bildet dabei die Entwicklung des automatisierten Automontagesystems Wird der Focus innerhalb der Verbindung Sitzschiene-Karosse auf die einfache Mechanikstruktur einer Fügeverbindung durch ein Automontagesystem gerichtet, so haben wir es mit einem alternativen Verfahren zu tun, bei dem die Fügeverbindung in einfacher Wechselwirkung mit der Sitzschiene-Karossestruktur steht Wird der reale Versuch betrachtet, so muss einerseits die Mechanikstruktur den Belastungen standhalten und andererseits darf die Fügeverbindung lösbar sein In dieser Arbeit, die mit Unterstützung der Firma GFI erstellt wurde, richten sich die Betrachtungen allerdings ausschließlich auf die Verbindung SitzschieneKarosse, die Mechanikstruktur und deren Wirtschaftlichkeit Montagesysteme für die Konstruktion der Sitzschiene und Karosserie von Autos bedeuten: diese Fügebarkeit beruht sich auf Thermosprinzipien und Mechanikstrukturen, um die Fügeverbindung zu verbessern Die Verbindung wird in der Praxis angewendet 1.2 Zielstellung und Aufgabe Für die Verbesserung der Möglichkeiten der automatisierten Sitzmontage ist die Veränderung der Fügestelle zwischen Sitzschiene und Karosse ein entscheidender Ansatz Als Ergänzung zu einem laufenden Forschungsprojekt sollen die Mưglichkeiten alternativer Fügeverbindungen einschlilich der Berücksichtigung von einfachen Aktorprinzipien untersucht werden Die Aufgabe besteht darin eine gute Variante für diese Fügeverbindung zu finden, und zwar: sicherer, einfacher und mit geringerem Aufwand Mit dieser Aufgabe bietet man Lösungen an, die den Erfolg sichern können Normalweise benutzt man die Schraube für die Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse Jetzt wird eine noch bessere Lösung dafür angefordert, die sich auf anerkanntes Fachwissen in der Konstruktion und technischer Entwicklung basiert Man sucht eine Innovation von Fügeverbindung anhand der Ideen der Konstruktion Die Analyse von vorhandenen Konzepten der Verbindung Sitzschiene und Karosse und der Anforderungen an die Fügeverbindung steht als erster Schritt der Arbeitsschwerpunkte im Vordergrund Gleichzeitig beachtet man die Möglichkeiten von verschiedenen Aktorprinzipien zum Herstellen und Lösen von Fügeverbindungen Es folgt dann aus der Analyseergebnisse das Vorzeigen alternativer Fügeverbindungen und das Vergleichen deren Bedingungen, um eine bestmögliche praxisrelevante Variante durch letztendliche Bewertung und Auswahl zu finden 1.3 Stand der Technik Heute ist Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse ganz gut, und es gibt viele Forschungen und Patenten über dieses Problem Ziel der Forschungen war das Finden der Lösungsprinzipien, die die Optimierung der Fügeverbindung Nachfolgend ist die Übersicht der patentierten Sitzbefestigungssysteme gesehen: • „Sitzbefestigung bei Kraftfahrzeugen“ von Adam Opel AG, Rüsselsheim Die Sitzschienen liegen auf den Sitzquerträgern auf (Fig.1) Sie sind mit einem Sitzquerträger klemmend verbunden (Fig.2) mit dem anderen sind mittels Schrauben verbunden Die Vorteil der Patent: die Sitze können relativ schnell eingebaut werden, da sie nur einmal (Offenlegungsschrift DE 10224454A1) verschraubt werden müssen Schraub Bild 1.2 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse Bei dieser Variante muss man die Sitzschiene auf die Karosse montieren, dann kann man den Sitz auf die Sitzschiene erst weiter fügen, weil die Schraube senkrecht über die Sitzschienen liegt Die Automatisierung wird hier durch geringe Zugänglichkeit benachteiligt und die Parallelpositionierung der zwei Sitzschienen ist nicht sehr einfach • „Sitzeinheit eines Kraftfahrzeuges, die an der Bodengruppe durch Schrauben gehalten ist“ von C.Rob Hammerstein GmbH Mercedes-Benz AG Die Befestigungsbereiche sind so ausgerichtet, dass sie einen möglichst kleinen Winkel mit der Bodenschiene einschließen Dieser ist jedoch so ausreichend bemessen, dass in der Montageeinstellung der Sitzeinheit die Achsen der Löcher mit einem Einsatz einer Schraubereinheit ermöglichenden Freiraum von wenigen Zentimetern vor der Sitzvorderseite bzw hinter Sitzrückseite verlaufen Die Vorteil: Die Sitze können mit eine automatischen Schraubereinheit verschraubt werden Das bildet die Grundlage der Automatisierung des Sitzeinbaus (Patentschrift DE 40 32 676 C2) Es besteht bei dieser Variante eine geringe Zugänglichkeit der Roboterarme an 101 Schraubenverbindung liefern ähnliche Ergebnisse Der bemerkenswerte Vorteil auch im Vergleich ist die einfache mechanische Struktur, die unaufwendige Deund Montagevorgang Aber eine Frage ist hierbei noch offen: Wie kann die Wärme auf die Verbindung übertragen werden, ohne dass die andere Bauteile geschädigt werden Und die Lösung lautet: die Verwendung der Induktionsheizung und des Abkühlgeräts Die Technik der Induktionsheizung heizt die Nabe auf ohne Beeinflussung auf die Umgebung Im Allgemeinen gesehen ist diese Variante am besten realisierbar, wenn es nicht bei der Demontage, die nur in einem Werkstatt machbar ist, das Problem hat die Nabe vom Bolzen zu entfernen, da man nicht gleichzeitig die Nabe erhitzen und den Bolzen abkühlen kann Deshalb benutzt man ein Nabe-Insert und eine Schraube noch dazu den Demontagevorgang zu erleichtern Der anfängliche Kostenvorschlag für die Heiz- und Abkühlsysteme für einen Werksatt ist relativ hoch, der aber über einem bestimmen Zeitraum und bei einer hoher Stückzahlproduktion akzeptable ist 8.2.5 Formgedächtnislegierung Variante Diese Variante benutzt die spezielle Eigenschaft der Dehnung bzw Kontraktion von FGL- Werkstoff Die unaufwendige Montage der Sitzschiene und Karosse und die damit verbundene einzuführende Wirkungstemperatur bei -100°C bis 100°C sind sehr von vorteilhaft Um den FGL-Insert herstellbar zu machen, muss man die richtige passende Technologie durch zeitintensive Forschung und Überprüfungen finden und eine Herstellungskette nur für den FGL-Insert investieren, die dann natürlich die Kosten erhöhen 8.2.6 Mechanische Verbindung Variante Die Druckkraft der Feder, der durch passende Auswahl ausgesucht wird, um die Sitze des Autos nicht zu verschieben, bewirkt das Festhalten der Verbindung Der mechanische Aufbau ist so an die Perfektionierung anzustreben, damit bei der Montage geringer Werkzeugnutzung im Einsatz kommt, um anfängliche Investitionen zu verringern Auf andere Seite jedoch stellt man die entsprechende 102 Tasche mit kompliziertem Aufwand her Deshalb soll hier die Kosten zwischen der Einfachheit und dem Aufwand balanciert werden Wenn man eine Möglichkeit für diese Ausbalancierung finden kann, dann ist diese Variante gut anwendbar Variante Die Veränderungen der Mechanikstruktur werden viele Begünstigungen für das Montagesystem bringen Um dies zu realisieren, wird die sparende Zeit die Herstellungsaufwand reduzieren Die Lascheherstellung und der Sitzquerträger können durch einen Biegevorgang und einen Schweißvorgang erfolgen Wenn man die Herstellungsprozess Struktur der der Sitzschiene Sitzschiene auch ändert, verändern muss D.h man den zusätzliche Investitionen sind nicht wegzudenken Im Montagevorgang von Sitzschiene und Karosse braucht man normalerweise fünf Industrieroboter, hierbei aber braucht man nur noch drei Roboter Dadurch wird der Herstellungsaufwand wiederum gespart Die Lưsbarkeit der Verbindung ist schneller und sehr einfach, aerdem kann diese Arbeit per Hand gemacht werden 8.2.7 Magnetische Effekt Variante Die Festhalterkraft der Verbindung erfolgt durch die elektrischen Magneten in Abhängigkeit mit der Stromstärke Überdenkt man aus der Sicht der De- und Montage, ist diese Verbindung von entsprechender Nachfrage, die man durch kostenintensive Herstellung des Magnets und die Energieaufwand durch die Benutzung der externen Stromquelle für das Magnetfeld realisieren kann Im Fall von Luxuskarosseherstellung, die ein Bequem oder eine hohe Automatisierung anfordert, ist diese Variante eine einsetzbare Lösung 8.3 Auswahl der möglichen Lösungen Wir haben über die Bewertungen der Variante gesprochen Jede Variante hat auch seine Vorteile und Nachteile, trotzdem basiert sich die Auswahl auf die Anforderungen der Fügeverbindung und die Herstellungsaufwand 103 die Anforderungen der Fügeverbindung Auswahl die Herstellungsaufwand Zuerst wird die Tabelle 6.3 verwendet, damit es ein Gesamtüberblick über alle Varianten deutlich sichtbar wird Anforderungen A Optimierung der Montagesysteme 5 5 5 Energieeinsparende Fertigungsverfahren 3 5 Aufwand für die Untersuchung, Muster und Prüfung verringern 4 Mechanikstruktur von Fügeverbindung 3 3 Lösbar 4 4 Beeinflussung keine auf andere Bereiche 3 3 5 Problem über Wärmübertragung oder elektrische Energie 3 4 5 Ohne Werkzeug 3 4 4 2 Zugängigkeit 4 4 5 Herstellbarkeit 2 3 Gesamtnote 65 98 97 120 120 111 127 114 145 Tabelle 8.1: Bewertung der Variante durch die Anforderungen 104 A: Vorrangszahl (Priorität): die höchste Note von jeder Anforderung ist Gesamtnote = Σ (jede Anforderungsnote multipliziert mit jeder der Vorrangszahl) In der Tabelle 8.1 liefert die letzte Spalte die Gesamtnote von jeder Variante Man kann hier die über 100 liegende Bewertungspunkte bei den Varianten 9, 7, und ablesen Aber wenn man sich über die Machbarkeit beschäftigt, ist die Variante und am besten Weil diese Variante noch nicht viel Anforderungen über neue Technik hat 105 Zusammenfassung und Ausblick In dieser Masterarbeit sind die Untersuchungen des Themas „Untersuchung alternativer Fügeverbindungen als Basis für die automatisierte Sitzmontage“ formuliert Es wurde die Aktorprinzipien und die neue Möglichkeiten alternativer Fügeverbindungen untersucht, mit dem man eine neue Fügeverbindung erzeugen kann Die Masterarbeit beinhaltet: • deutliche Angabe über die Aktorprinzipien und Fügeprinzipien der Bimetalle, Piezokeramik, Klebstoff, Pressverbindung, Formgedächtnislegierung, dadurch ergeben sich die Varianten für Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse • die Berechnung der Technikparameter für Fügetempertur, Zugkraft, Biegekraft, Längsdehnung, • die Aufbereitung möglicher alternativer Fügeverbindungen, • den Gesamtblick über die Innovationsfähigkeit der Fügebarkeit zwischen Karosse und Sitzschiene, • die Bewertung und die Auswahl der möglichen Lösungen Aber trotzdem muss diese Fügeverbindung bei der Anwendung folgender Bedingung erfüllen: • einfache Mechanikstruktur • geringer Kosten Der Vortrag sollte für die gegenwärtige Situation die Verbindungsqualität und die Genauigkeit während Montagevorgang der Roboter aufzeigen Diese lässt sich wie folgt zusammenfassen: • Die Muster und Prüfung der einzelnen Varianten • Untersuchung der Genauigkeit der Positionierung durch Robotern • rechnerische Lebensdauerabschätzung der Verbindung 106 10 Zeichen, Benennungen und Einheiten AoA - oberes Abmaß des Fugendurchmessers DF für Außenteil (mm) AuA - unteres Abmaß des Fugendurchmessers DF für Außenteil (mm) AoI - oberes Abmaß des Fugendurchmessers DF für Innenteil (mm) AuI - unteres Abmaß des Fugendurchmessers DF für Innenteil (mm) Af: die Temperatur (Austenit Finish), As: die Temperatur (Austenit Start), DF - Durchmesser der Fuge (Nennmaß) (mm) EA - Elastizitätsmodul des Außenteils (N/mm2) EI - Elastizitätsmodul des Innenteils(N/mm2) FGL: Formgedächtnislegierung K - Hilfsgrưße für Auslegung elastischer Pressverbände lF - Länge der Fuge (mm) l1: Länge der Bauteil bevor Heizung (mm) l2: Länge der Bauteil nachdem Heizung (mm) Δl: die Längenänderung der Bauteil (mm) NiTi: Niken-Titan Ms: die Temperatur (Martensit Start), Mf: die Temperatur (Martensit Finish), ReLA - untere Streckgrenze des Außenteils (N/mm2) ReLI - untere Streckgrenze des Innenteils (N/mm2) P – Fügendruck im Stillstand (N/mm2) QA, QI - Durchmesserverhältnis des Außenteils und Innenteils (N/mm2) SPA - Sicherheit gegen vollplastische Beanspruchung des Außenteils (mm) SPI - Sicherheit gegen vollplastische Beanspruchung des Innenteils (mm) U – Übermaß (mm) U i - Istüberm (mm) U max - grưßtes fügbares Übermaß (mm) 107 U g - Hochstübermaß (mm) U sτ - Fügespiel (mm) U k - Mindestübermaß (mm) U F - Übermaß beim Fügen (mm) U W - wirksames Übermaß (mm) α A - Längeausdehnungskoeffizient des Außenteils (1/0C) α I - Längeausdehnungskoeffizient des Innenteils (1/0C) ϑ R - Raumtemperatur (0C) ϑ I - Temperatur des Innenteils beim Fügen (0C) ϑ A - Temperatur des Außenteils beim Fügen (0C) ϑ Aerf - erforderliche Temperatur des Außenteils beim Fügen (0C) ξW - bezogenes wirksames Übermaß (mm) ν11 – Haftbeiwert 108 11 Bildungsverzeichnis Bild 1.2 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse Bild 1.3 Sitzeinheit eines Kraftfahrzeuges 10 Bild 4: Fahrzeugboden und Sitzschiene 10 Bild 1.5 Sitzuntergestelle für einen Kraftfahrzeugsitz 11 Bild 1.6 Verfahren zum kraft- und formschlüssigen Verbinden von Baueinheiten 11 Bild 1.7 Fahrzeugsitze 12 Bild 1.8 Bewegbare Fahrzeugsitze 14 Bild Vorrichtung zur Montage eines Sitzes an einem Fahrzeug 14 Bild 1.10 Vorrichtung zur lösbaren Verbindung eines Fahrzeugsitzes mit dem Fahrzeugboden 16 Bild 1.11 Faltsitzeinrichtung für Kraftfahrzeuge und ihre Befestigungsmittel 17 Bild 2.1 Einteilungen der Fertigungsverfahren nach DIN 8593 /24/ 18 Bild 2.2 Einleitungen der Fügeverfahren /24/ 19 Bild 2.3: Lösungsweg 20 Bild 4.1 Die Formänderung von Bimetallen durch Temperatur /49/ 24 Bild 4.2 Bimetallstreife 26 Bild 4.3 Die Formänderung von Bimetallschraube durch Temperatur 27 Bild 4.4: Zeigerthermometer mit gewickelten Bimetallstreifen /50/ 28 Bild 4.5: Blockschaltbild eines typischen, positionsgeregelten Piezo- Positioniersystem/51/ 30 Bild 4.6: Positionsgeregelter Piezostelltisch Für optimale Ergebnisse muss der Sensor direkt und kontaktlos das zu positionierende Objekt messen (Direktmetrologie)./51/ 31 Bild 4.7: Unterschiedliche, gebräuchliche Bauformen piezoelektrischer Aktoren /12/ 32 Bild 4.8 Aufbau eines Streifenaktors (Kontraktor) /20/ 33 Bild 4.9: Prinzip eines Piezorohrs /20/ 35 Bild 4.10: Bimorphbauform (Bieger- und Disktranslator) /20/ 36 Bild 4.11 Biegeraktoren: Seriellbimorph und Parallelbimorph /20/ 36 109 Bild 4.12 Materialdeformation in einem Scheraktor[20] 37 Bild 4.13 Keine Zugkräfte ohne Vorspannung /20/ 38 Bild 4.14 Keine lateralen Kräfte oder Drehmomente /20/ 38 Bild 4.15 Kugelkopfstücke oder Flexuregelenke zum Entkoppeln von lateralen Kräften /20/ 39 Bild 4.16 Kugelkopfstücke oder Flexuregelenke zum Entkoppeln von Biegekräften /20/ 39 Bild 4.17: Festes Verschrauben von beiden Enden des Aktors ist nicht empfehlenswert Schon geringe Winkelfehler können zur Überlastung der Keramik führen /20/ 40 Bild 4.18 Das kubisch-raumzentrierte (links) und das kubisch- flächenzentrierte Eisengitter (rechts) /39/ 41 Bild 4.19 Phasenumwandlungen zwischen Hochtemperaturphase (Austenit) und Niedrigtemperaturphase (Martensit) Durch Erwärmen wird eine Verformung des Materials rückgängig gemacht /51/ 42 Bild 4.20 Die thermoelastische Umwandlung bei FGL mit der Oberflächenansicht (Gefüge) eines CuZnAl Einkristalles /39/ 43 Bild 4.21 Die Temperaturabhängigkeit des Austenitanteils in FGL /39/ 44 Bild 4.22: der Einwegeffekt /40/ 45 Bild 4.23: Zweiwegeffekt /40/ 46 Bild 4.24: Der All-Round- Effekt /40/ 46 Bild 4.25: verschiedenen Verformungsverhalten Temperaturen Temperatur-Diagramm; (blau): im von Formgedächtnislegierungen dreidimensionalen Einwegeffekt, (grün): bei Spannungs-DehnungsSuperelastizität, (rot): Konventionelles Verformungsverhalten des Austenits /44/ 48 Bild 4.26: Variation von Spannung und Dehnung einer NiTi Legierung bei verschiedenen Temperaturen /39/ 48 Bild 4.27: Spannung-Dehnungs Diagramm einer NiTi Legierung im martensitischen Zustand /39/ 50 Bild 4.28: Temperatur-Spannungsdiagramm einer NiTiCu Legierung /39/ 51 110 Bild 4.29: Austenitische Streckgrenze einer FGL und Ms Umwandlungstemperatur bei 150 MPa der gleichen Legierung/39/ 52 Bild 4.30 Tempratur-Dehungsdiagramm einer NiTi Legierung /39/ 52 Bild 5.1 Aufbau einer Klebung /52/ 56 Bild 5.2 Einflussgrưßen auf die Festigkeit einer Klebung /9/ 58 Bild 5.3 Einflussgrưßen auf die Festigkeit einer Klebung /9/ 59 Bild 5.4 Beanspruchungsarten von Klebungen /28/ 60 Bild 5.5 Brucharten von Klebverbindungen nach DIN EN ISO 10365; /28/ 61 Bild 5.6 Herstellen von Klebverbindungen /52/ 62 Bild 5.8 Zukunftstechnologie Kleben /52/ 64 Bild 5.9 Längseinpressen /29/ 66 Bild 5.10 Fasenlängen /36/ 66 Bild 5.11 Schrumpfverbindungen /29/ 67 Bild 5.12 Die Dehnverbindung /29/ 68 Bild 5.13 Ausbildungen von Gleitzonen bei dynamischer Belastung /30/ 69 Bild 5.14 Bolzen und Nabe 74 Bild 5.15 Berechungsstufen für Reibkraft 75 Bild 5.16 Fig 73 Berechnung der Übermaß und Auswahl der Fügetypen 77 Bild 6.1 Lösungswege für eine Aufgabe /28/ 81 Bild 6.2 Die Formänderung von Bimetallschraube durch Temperatur 83 Bild 6.3 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse 83 Bild 6.4 Die Formänderung von Fügeteil durch Temperatur 84 Bild 6.5 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse 84 Bild 6.6 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse auf dem Grund der Eigenschaft von Piezokeramik 85 Bild 6.7 Fügeverbindung benutzt ein Klebstoff /48/ 86 Bild 6.8 Pressverbindungen zwischen Sitzschiene und Karosse 87 Bild 6.9 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse 88 Bild 6.10 Die Formänderung von Formgedächtnislegierungsring durch Temperatur 88 Bild 6.11 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse durch Feder 89 111 Bild 6.12 Verbindung zwischen konischer Insert und Schleifteil 90 Bild 6.13 Fügeverbindung zwischen Sitzschiene und Karosse durch magnetischen Effekt 91 Bild 6.14 elektrisches Blockschaltbild, das die Ladungsrichtung von elektrischer Magnet ändern kann 92 Bild 6.15 Steuerungen des Stroms 92 Bild 6.16: Schraubenverbindung und Sitzquerträger 93 Bild 7.1 Prinzipe von Induktionsheizung /53/ 95 Bild 7.2: Blockschaltbild der Stromsregelung /53/ 95 Bild 7.3: M12 wird durch Induktionsheizung erhitzt /53/ 97 112 12 Literatur [1] R Kohlberger, Versagensanalyse von Klebverbindungen [2] Fahrzeugkonzepte für das Jahrhundert Automobiltechnik, Verein Deutscher Ingenieure, VDI Berichte 1653, VDI-Gesellschaft Fahrzeug- und Verkehrstechnik, 2001 [3] Haldenwanger, H.-G., 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Ken Erdrich, Georg Bauder, Daniel Friedet, Rainer Feßler Fachhochschule Karlsruhe – Hochschule für Technik Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen [30] Dipl.-Ing Christian Meißner, Prof Dr.-Ing Peter Tenberge; Simulation der Kraftübertragung in dynamisch hoch belasteten Pressverbindungen; TU Chemnitz 114 [31] Deimel, M.; Dietz, P.; Grünendick, T; Innenhochdruckgefügte Welle - Nabe – Pressverbindung, [32] Dietz, P.; Birkholz, H.; Grünendick, T.; Schäfer, G.; Geschwächte Welle-Nabe-Pressverbindung; [33] Dietz, P.; Tan, L.: Beanspruchungen und Übertragungsfähigkeit geschwächter Welle- Nabe-Pressverbindungen Teil I Antriebstechnik Band 35 (1996) Heft 4, Seite 83-87 [34] (Ausgabe Oktober 1958) Presspassung in der Feinwerktechnik, VDI 2002 [35] Biederstedt, W.: Presspassungen im elastischen, elastisch-plastischen und plastischen Verformungsbereich Technische Rundschau, H 57 (blaue TR-Reihe), 1963, Hallwag, Bern/Stuttgart [36] Pressverbände (Berechnungsgrundlagen und Gestaltungsregeln), DIN 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Formgedächtnis Forschungszentrum Karlsruhe GmbH, Karlsruhe, 2001 – Mikrogreifers, 115 [44] Henning Harms, Mechanische Spannungen und Mikrostruktur dünner TiNiund Ti Ni 50 50-x Cu -Formgedächtnisschichten, Göttingen 2003 x [45] Fischer, Falko: Literature Review of Different Influences on the Shape Memory Effect and Development of a Test Facility for Shape Memory Wires; Thesis Project; Escuela Superior de Ingenieros Universidad de Sevilla, Fachhochschule Konstanz; May 2000 [46] Stöckel D., Hornbogen E., Ritter F., Tauzenberger P.: Legierungen mit Formgedächtnis Industrielle Nutzung des Shape-Memory-Effektes Ehningen bei Böblingen Experter Verlag, 1988 [47] Haibach.E, Betriebesfestigkeit, VDI-Verlag, 1989, [48] Dokumente von Gesellschaft für Ingenieurdienste mbH, Niederlassung Königsbrück, Dresden [49] http://www.zum.de/dwu/pwl208vs.htm [50] http://www.Wikipedia.de [51] Physik Instrument, GmbH & Co KG [52] Prof Dr rer Nat Gerd Habenicht, Vorlesung Klebstoff, Professur für Fügetechnik und Montage, TU Dresden [53] Induction heating, http://www.richieburnett.co.uk/tesla.shtml ... Bei dieser Variante muss man die Sitzschiene auf die Karosse montieren, dann kann man den Sitz auf die Sitzschiene erst weiter fügen, weil die Schraube senkrecht über die Sitzschienen liegt Die. .. Mechanikstrukturen, um die Fügeverbindung zu verbessern Die Verbindung wird in der Praxis angewendet 1.2 Zielstellung und Aufgabe Für die Verbesserung der Möglichkeiten der automatisierten Sitzmontage ist die Veränderung... andererseits darf die Fügeverbindung lösbar sein In dieser Arbeit, die mit Unterstützung der Firma GFI erstellt wurde, richten sich die Betrachtungen allerdings ausschließlich auf die Verbindung