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FOR 2271 TP5

TP 5: Analyse leistungsrelevanter, prozessbedingter Struktur- und Gestaltabweichungen von Kunststoffzahnrädern zur anwendungsgerechten Auslegung

Das prozessorientierte Toleranzmanagement hat zum Ziel, zulässige Abweichungen von Bauteilen auf Basis von Wissen über die erzielbaren Genauigkeiten in Fertigungsprozesse so zu definieren, dass die Produktfunktion während der Produktlebensdauer gewährleistet ist und eine kostengünstige Produktion ermöglicht wird. In der Praxis ist diese Betrachtung oft auf Maß-, Form- und Lageabweichungen begrenzt. Allerdings haben auch werkstofflich-strukturelle Abweichungen einen starken Einfluss auf das Bauteilverhalten, insbesondere bei Kunststoffbauteilen. Daher wurden in der ersten Phase des Projekts der Einfluss des Fertigungsprozesses auf die Gestalt- und Strukturabweichungen und deren Wirkung auf das Einlaufverhalten von Kunststoff/Stahl-Getriebepaaren erarbeitet. Hiermit wurde die Ableitung von Empfehlungen für deren Tolerierung und Auslegung in Hinsicht auf ein optimiertes Einlaufverhalten unter Berücksichtigung werkstofflich-struktureller Aspekte prinzipiell ermöglicht.

Ziel der zweiten Phase der Forschungsgruppe ist es, diese Kenntnisse im Hinblick auf eine umfassende Betrachtung des Betriebsverhaltens zu erweitern. Im Teilprojekt „Kunststoffzahnräder“ sollen dazu insbesondere der Einfluss werkstofflich-struktureller und maßlicher Abweichungen auf das Betriebsverhalten unter Berücksichtigung zeitlich variabler dynamischer Belastungen umfassend untersucht werden. Das Teilprojekt trägt daher wesentlich zur Zielerfüllung in der Forschungsgruppe bei, indem die für eine prozessorientierte Tolerierung notwendigen, grundlegenden und allgemeinen Zusammenhänge zwischen Bauteiltoleranzen bzw. -strukturen und resultierendem Bauteilverhalten, z. B. hinsichtlich Last- und Verschleißtragfähigkeit, bereitgestellt werden. Darüber hinaus wird ein effizientes Vorgehen zur Bestimmung dieser Zusammenhänge erarbeitet, welches es ermöglicht, das Betriebsverhalten auf Basis von Modell- und Werkstoffuntersuchungen zu charakterisieren. So wird in Zusammenarbeit mit den anderen Teilprojekten eine umfassende und effiziente Methodik erarbeitet, die eine betriebsgerechte Bauteil- und Prozessauslegung bzw. Toleranzdefinition ermöglicht.