V7 - Prozessüberwachung zur Sicherung der Bauteilfunktionalität Flashcards

Question 1

Q

Bauteileigenschaften und Funktionalität

Question 2

Q

Störeinflüsse bei der Fertigung

Answer

A

Aus Werkstoffbeanspruchung folgt Werkstoffmodifikation. –> Funktionseigenschaften des Bauteils werden verändert.

Fertigungstechnologien werden durch Störeinflüsse und Fehler beeinflusst.
Fehler und Störeinflüsse können minimiert, meist jedoch nicht vollständig beseitigt werden.

Question 3

Q

Fehlerarten in der Fertigung

Answer

A

Systematische Fehler:
* Systembedingt
* Unter gleichen Randbedingungen reproduzierbar
* Korrigier- bzw. kompensierbar

Zufällige Fehler:
* Nicht systematisch beschreibbar
* Um systematische von zufälligen Fehlern zu trennen, ist die Anwendung statistischer Auswerteverfahren erforderlich.

Question 4

Q

Werkzeugverschleiß beim Fräsen

Answer

A

Werkzeugverschleiß nimmt stets zu
Ausbrüche sind schwer prognostizierbar
Erfassung ist im Prozess nur indirekt möglich

Question 5

Q

Auswirkungen von Verschleiß auf das Bauteil: Oberflächengüte

Answer

A

Folgen:
* Erhöhte Kerbwirkung
* Erhöhte Reibwerte von Funktionsflächen
* Schlechtere Strömungsverhältnisse

Question 6

Q

Auswirkungen von Verschleiß auf das Bauteil: Maßhaltigkeit

Answer

A

Folgen:
* Funktion von Passungen bedroht
* Rundlaufabweichungen

Question 7

Q

Informationsquellen von Fertigungsprozessen

Answer

A

Jeder Fertigungsprozess beinhaltet eine Vielzahl von Informationen.
Die meisten Informationen sind nicht unmittelbar zugänglich.
Durch den Einsatz technischer Sensoren lässt sich eine Vielzahl von Informationen erfassen und weiterverarbeiten.

Question 8

Q

Überwachungssystem

Question 9

Q

Überwachungsstrategie

Answer

A

Feste Grenzen (online)
Mitlaufende Schwellen (online)
Überwachung aus Stichproben (Offline)

Question 10

Q

Online-Prozessüberwachung

Answer

A

Messung erfolgt während der Bearbeitung (z.B.: Rattererkennung)

Vorteile:
* Eingriff während des Prozess
* Kein zusätzlicher Prüfschritt in der Fertigungsfolge
* 100% Prüfung der Produkte möglich
Nachteile:
* Messung kann den Prozess beeinflussen (z.B.: Steifigkeitseinbußen)
* Prozess kann die Messung beeinflussen (z.B.: Kühlschmierstoff)

Question 11

Q

Offline-Prozessüberwachung

Answer

A

Messung erfolgt nach der Bearbeitung (z.B.: Röntgenografische Eigenspannungsmessung)

Vorteile:
* Prozess beeinflusst die Messung nicht
* Messung beeinflusst den Prozess nicht.

Nachteile:
* Zusätzlicher Prüfschritt in der Fertigungsfolge
* Fehlererkennung erst im Anschluss an die Bearbeitung
* Prüfaufwand verursacht Kosten, sodass Stichproben anzustreben sind

Question 12

Q

7 Schritte zur Prozessüberwachung

Answer

A

Ursache für Funktionsverlust suchen
Geeignte Messgröße finden
Applikation geeigneter Sensoren
Aufbau Messkette
Aufzeichnen funktionierender Prozesses
Überwachungstrategie/Sollwertvorgabe finden
Implemetieren des Überwachungssystems

Question 13

Q

Definition physikalische Größe & Messung

Answer

A

Eine physikalische Größe besteht stets aus einem Zahlenwert und einer Maßeinheit.

Der Vergleich zur Bestimmung des Zahlenwerts wird als Messung bezeichnet.

Question 14

Q

Beispiele physikalischer Größen

Answer

A

Mechanische Größen
Geschwindigkeit
Beschleunigung
Kraft

Thermische Größen
Temperatur
Wärmefluss
Thermische Leitfähigkeit
Spezifische Wärme

Elektrische Größen
Elektrische Leitfähigkeit
Spannung
Strom
Ladung

Magnetische Größen
Permeabilität
Magnetischer Fluss

Strahlung
Energie
Intensität
Reflexion

Chemische Größen
Konzentration
pH-Wert

Question 15

Q

Messabweichung

Answer

A

Der aus dem Vergleich gewonnene Schätzwert weist stets eine Messabweichung zum wahren Wert der physikalischen
Größe auf.

Auflösung und Messgenauigkeit beeinflussen die Messabweichung.

Question 16

Q

Messprinzip

Answer

A

Das Messprinzip ist die physikalische Grundlage der Messung.

Dehnung (Beispiele):

piezoelektrischer Dehnungsaufnehmer
Messung der Ladungsverschiebung durch Verformung des Piezokristalls

Dehnungsmessstreifen
Messung der Widerstandänderung durch Dehnung der Messmäander

Linearmaßstab
Messung der Längenänderung und Berechnung der Dehnung

Question 17

Q

Definition und Klassifikation von Sensoren

Answer

A

Ein Sensor ist ein technisches Bauteil zur Erfassung einer physikalischen Größe.

Überall Eingang Energie:

Ausgang identischer Art; Energie –> Wandler (Mechnaik, Feder, Membrane)
Ausgang unterschiedlicher Art; Energie –> Aktiver Sensor (Piezoeffekt, Thermoelektrischer Effekt)
Ausgang unterschiedlicher Art; Energie + Hilfsenergie –> Passiver Sensor (Elektrischer Widerstand, Hall-Effekt)

Question 18

Q

Technische Sensoren in der Zerspanung - Prozess

Question 19

Q

Technische Sensoren in der Zerspanung - Sensoren

Question 20

Q

Dehnungsmessstreifen - DMS

Answer

A

Eine äußere Kraft verursacht Spannung und Dehnung am Objekt
Dehnungsmessstreifen wandeln mechanische Dehnungen in eine Widerstandsänderung
Überlagerung von mechansicher und thermischer Dehnung!

Theta=F/A=E*e

e=delL/L

R=p+l/A

e=delR/R0/k

Question 21

Q

DMS - Vor- und Nachteile

Answer

A

Vorteile
* Universell und einfach anwendbar
* Klein / geringe Masse
* Großer Frequenzbereich (0… > 50kHz)
* Geringe Rückwirkung auf Messobjekt
* Hervorragende Linearität über einen großen Dehnungsbereich
* Niedrige und vorhersagbare Temperatureffekte
* Hohe zeitliche Stabilität
* Geringe Kosten

Nachteile:
* relative Widerstandsänderung sehr gering (elektrische Brückenschaltung unumgänglich)
* Temperatureinsatzgrenzen
* nicht wieder verwendbar
* Schutzmaßnahmen erforderlich gegenüber:
1. Feuchtigkeit
2. Temperatur (Temperaturgradienten!)
3. Ionisierender Strahlung
4. Magnetfeldern

Question 22

Q

Piezoelektrische Sensoren

Answer

A

Piezoelektrischer Effekt:
Deformation entlang polarer Achse erzeugt ein Dipolmoment auf
gegenüberliegenden Flächen

Ladungsverschiebung wird über einen Ladungsverstärker in ein
Spannungssignal gewandelt
Klasse: Aktiver Sensor

Question 23

Q

Kraftsensoren

Question 24

Q

Beschleunigungssensoren - Aufbau

Question 25

Q

Was passiert im Herstellungsprozess?

Question 26

Q

Online-Offline Prozessüberwachung

Answer

A

Da sich Störeinflüsse und Fehler negativ auf die Bauteilfunktionalität auswirken können, ist es zur frühzeitigen Erkennung erforderlich, Fertigungsprozesse zu überwachen.