Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik · Institut für Konstruktion und...
Transcript of Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik · Institut für Konstruktion und...
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik
Schinköthe/Burkard/BobrowskiKompetenzfeld/Pflichtfach/Kernfach
V 3/1 im WS
Prof. Dr. - Ing. W. Schinköthe
Einführung
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Schnittdisziplin Feinwerktechnik
Heute hieße Feinwerktechnik Mechatronik
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik
Kompetenzfeld im BachelorPflichtfach oder Kernfach in Diplom- bzw. Masterstudiengängen
Schinköthe/Burkard V 3/Ü1 im WS; mittwochs und donnerstags 11.30 – 13.00 Uhr, V. 9.41 bzw. V. 7.31
1. EinführungMethodik der Geräteentwicklung, Denkweisen, Methoden
2. Genauigkeit und Fehlerverhalten in GerätenGrundlagen, Störgrößen, Ableitung von FehlerfaktorenMaßnahmen zur Verbesserung des Fehlerverhaltens (invariante, innozente Anordnung, Justage, Kompensation)3 DS Übungen zu Genauigkeit und Fehlerverhalten
3. Toleranzrechnung im GerätebauGrundlagen, Einführung, Toleranzbegriff, Toleranzangaben in ZeichnungenEinführung in die Extremwertmethode, Statistische Toleranzrechnung, Statistische Toleranzrechnung am Beispiel, Erfassung statistischer Merkmale, Qualitätsregelkarten2 DS Übungen zur Toleranzrechnung
Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
4. Sicherheitstechnik im GerätebauAllgemeine Sicherheitstechnik (Methoden, sicherheitsgerechte Gestaltung)Elektrische Sicherheit (Gefährdungspotentiale, Schutzgrade, Schutzklassen)Gesetzliche Regelungen (CE-Kennzeichnung; GS-Zeichen, Produkthaftung)
5. Zuverlässigkeit im GerätebauZuverlässigkeit, Definition, Verteilungen, Lebensdauer, Systemzuverlässigkeit3 DS Übung zu Zuverlässigkeit im Gerätebau
6. Wechselwirkung Gerät und UmweltThermischer Schutz in GerätenLärmminderung im Gerätebau, Schall und seine Kenngrößen, Schallwahrnehmung, -entstehung, -ausarbeitung, Mess- und Auswerteverfahren, Maßnahmen zur Lärmminderung
7. Zugehörige Praktika: Einführung in die 3D-MesstechnikZuverlässigkeitsuntersuchungen und LebensdauertestsGeräusch-/Lärmmessung
Gerätekonstruktion und -fertigung in der Feinwerktechnik
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
V-Modell nach VDI 2206
Systemintegration
Systementw
urf
DomänenspezifischerEntwurf
Mechanik
Software
Elektronik
Eigenschaftsabsicherung
V-Modell nach VDI 2206
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
V-Modell nach VDI 2206 (modifiziert)
Systemintegration
Systemkonzept
DomänenspezifischerEntwurf
MechanikSoftwareElektronik
Eigenschaftsabsicherung
1. Abstraktion; wesentliche Probleme2. Funktionsstruktur; Gesamtfunktion-
Teilfunktion3. Wirkprinzipien; Wirkstruktur-
Baustruktur4. Dom.übergreifende Lösungsvarianten5. Bewertung und Entscheidung
Domänenübergreifendes Konzept
Systemkonzept
Planen und Klären derAufgabe
DomänenspezifischerEntwurf
Anforderungsliste
Lösungskonzept
V-Modell nach VDI 2206
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Fehlerverhalten
Maßnahmen zur Beeinflussung des Fehlerverhaltens
Maßnahme Wirkungauf welcheStörgröße
technisch ökonomischer Aufwand
1. Minimierung des Fehlerfaktors durch günstige Prinzipwahl bzw. Gestaltung - Wahl invarianter Anordnungen- Wahl innozenter Anordnungen - fehlerminimierte Anordnungen
innereäußere
gering (Einfall nötig)
2. Justageprozesse einfügen innere sehr hoch (meist manuell)
3. Kompensation von Fehlereinflüssen vorsehen (gegenläufige Wirkmechanismen)
innereäußere
mittelbis niedrig
4. geeignete Toleranzfestlegung innere u. U. hoch
5. rechnerische Fehlerkorrektur Eingangs -innere -äußere -soweit sensorisch zu erfassen
hochbis sehr hoch(Aufwand zur Erfassung)
σ2y '
MyMx1
2σ2
1 %MyMx2
2σ2
x2 % ... ' jn
i'1
MyMxi
2σ2
xiσ2y '
MyMx1
2σ2
1 %MyMx2
2σ2
x2 % ... ' jn
i'1
MyMxi
2σ2
xi
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Simulation einer Statistischen Toleranzrechnung WS 2012/13
Ergebnisse
Baugruppe 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
+ M1 15,36 15,30 15,30 15,33 15,33 15,36 15,27 15,27 15,33 15,27 15,40 15,30 15,20 15,27 15,33 15,24 15,27 15,24 15,30 15,24 15,40 15,30
+ M2 1,90 1,94 1,92 1,88 1,94 1,85 1,96 1,88 1,92 1,85 1,92 1,90 1,92 1,90 1,96 1,88 1,92 1,90 1,90 1,94 1,99 1,94
− M3 1,71 1,73 1,72 1,71 1,72 1,72 1,72 1,74 1,71 1,71 1,73 1,73 1,72 1,73 1,71 1,72 1,74 1,72 1,73 1,70 1,70 1,72
− M4 15,00 14,97 15,01 15,00 15,00 15,00 14,99 15,01 15,00 14,99 14,99 15,00 15,01 15,01 14,99 15,00 15,01 14,97 14,99 15,03 15,03 15,00
= Schließmaß M0 0,55 0,54 0,49 0,50 0,55 0,49 0,52 0,40 0,54 0,42 0,60 0,47 0,39 0,43 0,59 0,40 0,44 0,45 0,48 0,45 0,66 0,52
Größtmaß 0,66 Diagrammwertebereichs n
Kleinstmaß 0,39 0,25 00,3 0
Schließtoleranz 0,27 0,35 00,4 5
0,45 7Mittelwert 0,5000 0,5 8
0,55 80,6 3
Standardabweichung 0,0668 0,65 10,7 0
0,75 0 3 s = 0,2003
Häufigkeitsverteilung
0 0 0
5
78 8
3
10 0
0123456789
101112
0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75Schließmaß M0
Anzahl n
min0max00 MMT
i0Mi1x
2i0 xM
i1s
max0M
min0M
Statistische Toleranzrechnung
Statistische Toleranzrechnung - Vorlesungsbeispiel
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Sicherheitstechnik
Sicherheit und Zuverlässigkeit
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Elektrische Sicherheitstechnik
Fehlerstrom-Schutzschalter
Elektrische Sicherheit
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Produktsicherheit
Quelle: Prof. Schmauder TU Dresden
Produktsicherheit allgemein und gesetzliche Regelungen
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Produktsicherheit und Zertifizierung
Quelle: Prof. Schmauder TU Dresden
Produktsicherheit und Zertifizierung
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Produktsicherheit und Zertifizierung
MechanischeFaktoren
ElektrischeFaktoren
ThermischeFaktoren
Klima BeleuchtungFarbe
Vibrationen
Schall Strahlungen
Brände, Explosionen
Gefahrstoffe
Physische Belastung/Arbeitsschwere
Psychische Belastungen
Was kann alles eine Wirkung auf den Menschen haben?
Gefährdungen
Es gibt immer einen sicheren Weg!Quelle: Prof. Schmauder TU Dresden
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Zulassungsverfahren für Medizinprodukte
Medizinprodukt Medizinprodukt Ja / Nein
Art des Medizinproduktes
MPG, EU-Richtlinien
90/385/EG93/42/EWG98/79/EG
Klassifizierung
Klasse I, IIa. IIb, III
Konformitätsbewertungs-verfahren gemäß
98/79/EG, 90/385/EG
Anhang IX
Module der Kon-formitätsbewertungs-
verfahren festlegen
Erfüllung der „Grundlegenden Anforderungen“
Produktprüfung, Konstruktions-
daten
Klinische Studien, Gebrauchs-tauglichkeit
Werkstoffspezifikat. Risikoanalyse,
Gebrauchsanweisung
Behördenmeldung, DIMDI
Meldung von „Vor-kommnissen“ an die zuständige Behörde
Medizinprodukt+CE-Kennzeichnung
+DIMDI Meldung
Anhang I oder harmonisierte
Normung
Prüfberichte, Zeichnungen, etc.Klinische Daten
Zertifikate
Technische Dokumentation
MPG, Verordnungen MPG, Verordnungen MPG, Verordnungen5 Jahre aufbewahren
(nach Vertrieb des letztes Produktes)
Ja
Quelle: nach Uni Duisburg, IPE, Prof. Fischer
Produktsicherheit und Zertifizierung
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Zuverlässigkeit- Interpretation der Katalogangaben
Zuverlässigkeit
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
F (T) v
v p (T)
Kraftanregung mit F(T)führt zu v1 (T) mitv1 (T)= hEing (T) @ F (T) bzw. direkteGeschwindigkeits-anregung v1 (T)
Übertragung des Körperschalls durchdas Gerät mit Übertragungsfunktion Ü (T)
v2 (T) = ü (T) @ v1 (T)
Abstrahlung als Luft-schall p (T)
p (T) = ZStr (T) v2 (T)
F (T) v v p (T)
h Eing(ω ) ZStr(ω )
ü (ω)v v1(ω ) v v2 (ω )
v2(ω ) = ü (ω ) v1 (ω )
v v1(ω ) v v2 (ω )
Geräuschentstehung und Weiterleitung
Geräuschentstehung und Weiterleitung in Geräten
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Praktikum Lärmmessung
Praktikum Lärmmessung
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Praktikum Einführung in die 3D-Messtechnik
Praktikum Einführung in die 3D-Messtechnik
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
i1 M1, n1
M2, n2
M3, n3
i2 M1, n1
M2, n2
M3, n3
. .
Testdaten
Prüfstandsversuche
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
j1 Mx, nx
j2 My, ny
. .
. .
. .
Prognosedaten*(nicht getestet)
i1 M1, n1
M2, n2
M3, n3
i2 M1, n1
M2, n2
M3, n3
. .
Testdaten
statistische Auswertung
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
i1 M1, n1
M2, n2
M3, n3
i2 M1, n1
M2, n2
M3, n3
. .
Testdaten
j1 Mx, nx
j2 My, ny
. .
. .
. .
Prognosedaten*(nicht getestet)
Prognose
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Praktikum Zuverlässigkeitsuntersuchungen und Lebensdauertests
Institut für Konstruktion und Fertigungin der FeinwerktechnikProf. Dr.-Ing. W. Schinköthe
Institutsvorstellung
Ende