Rechnerunterstützte Auslegung von reversiblen Fügetechniken für quasi-generativ hergestellte Funktionsprototypen

Eine Analyse der Funktionsprototypenherstellung mittels Fräsen als quasi-generativem Rapid Prototyping Verfahren zeigte bestehende Defizite auf, zum einen bei der Nutzung der Bohrung-Zapfen-Kombination als reversible Füge- und Spanntechnik, zum anderen im Bereich der Automatisierung aufgrund einer fehlenden rechnerunterstützten Auslegung der Füge- und Spanntechnik. Zudem beschränkte sich die Herstellung von Prototypen auf die alleinige Nutzung der Frästechnologie. Unter Berücksichtigung der Defizite und der daraus resultierenden Anforderungen wurde im Hinblick auf einen verbesserten Herstellungsprozess ein Gesamtkonzept entwickelt und formuliert. Dieses beinhaltet ein speziell für die Prototypenherstellung mittels Fräsen abgestimmtes Fügekonzept sowie ein darauf aufbauendes Konzept zur rechnerunterstützten Auslegung von reversiblen Fügetechniken. Das entwickelte Fügekonzept basiert auf zwei wesentlichen Eigenschaften, dem kontextunabhängigen bzw. –abhängigen Fügen von Prototypen sowie der Analogie zwischen dem Fügen und dem Spannen von Bauteilen auf dem Maschinentisch einer Bearbeitungsmaschine, welches einen reversiblen Fügevorgang darstellt. Mittels dieser Erkenntnisse wurde die Bohrung-Zapfen-Kombination modifiziert und eine weitere Fügetechnik mit Hilfe von Bestimmelementen aus dem Vorrichtungsbau entwickelt. Die grundlegende Idee dieses neuen Fügeverfahrens beruht auf dem Prinzip einer Prismen-Verzahnung. Durch die speziell generierten Eigenschaften dieser Fügetechnik ist zudem eine Aufnahme und Bearbeitung in einer Drehmaschine möglich, wodurch neben der frästechnischen Herstellung nun auch das Potenzial der Drehbearbeitung für die Fertigung von Prototypen genutzt werden kann. Die Entwicklung des Konzeptes zur rechnerunterstützten Auslegung erfolgte am Beispiel der Prismen-Verzahnung. Neben der Bereitstellung des Berechnungsalgorithmus sieht es die Integration in die Benutzeroberfläche eines CAD-Systems vor. Dadurch kann die Auslegung der Fügetechnik innerhalb der CAD-Umgebung durchgeführt werden. Die Gültigkeit des Gesamtkonzeptes wurde abschließend anhand konkreter Beispiele verdeutlicht. Dazu wurde sowohl das entwickelte MLJ-Fügekonzept als auch das darauf aufbauende Konzept zur rechnerunterstützten Auslegung von reversiblen Fügetechniken verifiziert. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die Prototypenherstellung mittels dem quasi-generativem RP-Verfahren Fräsen sowohl Defizite als auch ungenutztes Potenzial aufweist. Unter Berücksichtigung des in dieser Arbeit entwickelten Gesamtkonzeptes lässt sich die Herstellung von Prototypen mittels Fräsen deutlich verbessern. Im Ergebnis konnte der Automatisierungs¬grad gesteigert, ein allgemeingültiges MLJ-Füge-und MLJ-Vorrichtungskonzept formuliert und daraus abgeleitet das Potenzial der Drehbearbeitung für die Herstellung von Prototypen nutzbar gemacht werden.