@techreport{Hornfeck, author = {Hornfeck, R{\"u}diger}, title = {Moderne Werkzeuge und Prozesse zur beschleunigten Produktentwicklung Scannen, Rapid Prototyping, Virtuelle Realit{\"a}t}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus4-3335}, pages = {23}, abstract = {Mit einem 3D-CAD System wurde dem Konstrukteur ein Werkzeug an die Hand gegeben, mit dem er schneller und zuverl{\"a}ssiger seine Konstruktionen am Rechner ausf{\"u}hren kann, als dies {\"u}ber Jahrhunderte hinweg mit dem Reißbrett m{\"o}glich war. Aufbauend darauf k{\"o}nnen aus den r{\"a}umlichen CAD-Daten {\"u}ber eine Rapid Prototyping Anlage schnell Bauteile f{\"u}r Anschauungs- oder Funktions-muster hergestellt werden. Umgekehrt hierzu ist es m{\"o}glich, reale Objekte mit einem 3D-Scanner zu erfassen, um diese dann in die virtuelle Rechnerwelt zur{\"u}ck-zuf{\"u}hren. Schließlich k{\"o}nnen die CAD Konstruktionen an einer virtuellen Wand als Modelle realistischer als am Monitor betrachtet werden. Anhand ausgesuchter Fallbeispiele soll gezeigt werden, wie mit diesen 3D-Werkzeugen die Produktentwicklungs-prozesskette beschleunigt, die Produktkosten gesenkt und die Qualit{\"a}t gesteigert werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @techreport{Hornfeck, author = {Hornfeck, R{\"u}diger}, title = {Rapid Shaping Prozess zur Herstellung von CFK-Bauteilen}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus4-3350}, pages = {21}, abstract = {Zur Herstellung von CFK-Bauteilen sind Laminierformen erforderlich. In der Kleinstserienfertigung und im Prototypenbau m{\"u}ssen demzufolge die Werkzeugkosten auf geringe St{\"u}ckzahlen umgelegt werden, was eine erhebliche Verteuerung der St{\"u}ckkosten bedeutet. Dar{\"u}ber hinaus sind ebenfalls die Durchlaufzeiten in der Fertigung entsprechend lang, bis die CFK-Teile abgeformt werden k{\"o}nnen. Um Fertigungskosten einzusparen und um vorrangig diesen Fertigungs-prozess zu beschleunigen, wurden Laminierformen aus Kunststoff mit einem Rapid Prototyping Prozess nach dem Fused Depo-sition Modeling Verfahren aufgebaut. Des Weiteren wurde untersucht, wie sich bei den Kunststoffformteilen die Oberfl{\"a}che veredeln l{\"a}sst, damit die herstellbedingten Schichtstufen egalisiert werden k{\"o}nnen. Abschließend wurde dieser Rapid Shaping Prozess an zwei ausgew{\"a}hlten CFK-Bauteilen verifiziert.}, language = {de} } @techreport{HornfeckKochLusic2011, author = {Hornfeck, R{\"u}diger and Koch, Michael and Lusic, Mario}, title = {Entwicklung einer vernetzten Notepad Methode zur Ideen- und Innovationsfindung}, organization = {3D-Visualisierungszentrum}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus-939}, year = {2011}, abstract = {Die kurzfristige und erfolgreiche Durchf{\"u}hrung von Entwicklungsaufgaben und das Finden von Innovationen stellt heute im Kontext der Globalisierung und der immer k{\"u}rzer werdenden Produktlebenszyklen mehr denn je eine zentrale Herausforderung f{\"u}r Unternehmen dar. Hierzu ist es notwendig, dass aus einer Vielzahl unstrukturierter Gedanken Ideen entstehen und aus diesen Ideen Innovationen erzeugt werden. Dieser Prozess kann nicht durch Logik, Intelligenz und Routine alleine erfolgreich durchgef{\"u}hrt werden. Ebenso ist der Output dieser Abl{\"a}ufe nicht mit entsprechender finanzieller oder kapazitiver Ausstattung beliebig skalierbar. Hier setzen die bekannten Kreativit{\"a}tstechniken an, um diesen Prozess zu beschleunigen und um diesen mit einem qualitativ h{\"o}heren Output zu versehen. Diese Methoden haben sich in der Lehre und der Wirtschaft etabliert, wurden aber gerade im Hinblick auf die sich rasant entwickelnden Kommunikationsmittel wie beispielsweise Smartphones oder iPads nicht angepasst. Bei genauer Betrachtung der aktuell eingesetzten Innovationsmethoden ist festzustellen, dass praktisch alle Methoden f{\"u}r eine Durchf{\"u}hrung innerhalb der Arbeitszeit in einem kleinen Zeitrahmen von 1-2 Stunden ausgelegt sind. Eine Ausnahme bildet die die sogenannte „Collective Notebook" Methode („gemeinsamer Notizblock"). Der Vorteil dieser Art des schriftlichen Brainstormings (im Gegensatz zu den meisten anderen Methoden) ist, dass die Teilnehmer nicht zeitgleich am gleichen Ort sein m{\"u}ssen und die Ideen ganz spontan zu der Zeit und an dem Ort notiert werden k{\"o}nnen, an dem sie entstehen. Diese Methode setzt damit die wichtige Erkenntnis um, dass f{\"u}r die pers{\"o}nliche Kreativit{\"a}t eines Menschen die passende Umgebung eine sehr wichtige Rolle spielt. Sie macht die Teilnehmer frei von einer „verordneten" Kreativit{\"a}t zur Arbeitszeit in einem Besprechungszimmer. Nachteilig an der im Vorangegangenen vorgestellten „Collective Notebook Methode" ist dagegen die Tatsache, dass der Entwickler w{\"a}hrend des Zeitraumes, {\"u}ber den die Methode l{\"a}uft, abgeschnitten ist von den Ideen der anderen Teilnehmer. Die Kernidee der Kreativit{\"a}tstechniken, durch Zusammenarbeit einen Fortschritt durch gegenseitige Interaktion - und damit durch gegenseitiges „Hochschaukeln" einer Idee - zu erreichen, geht mit dem Trennen der Verbindung zwischen den Entwicklern verloren. Hier setzt das vorgestellte Forschungsprojekt an. Im durchgef{\"u}hrten Entwicklungsprojekt wurde eine Methode entwickelt („vernetzte Notepad-Methode") und implementiert, die die oben beschriebene Trennung zwischen den Entwicklern, die parallel aber ohne Kommunikation an einer innovativen Probleml{\"o}sung arbeiten, aufhebt. Dadurch konnte einerseits die Erkenntnis umgesetzt werden, dass die gr{\"o}ßten Innovationsspr{\"u}nge durch Ideen in der Freizeit erm{\"o}glicht werden. Ebenso wurde aber auch der positive Aspekt der klassischen Innovationstechniken erhalten, nach dem eine enge Zusammenarbeit der Entwickler zu besseren Ideen und damit letztendlich zur Innovation f{\"u}hrt. Diese Zusammenarbeit wurde im vorliegenden Ansatz durch eine geeignete Kombination aus moderner Kommunikations-Hardware und einer leicht zu bedienenden Software erreicht.}, subject = {Notepad-Computer}, language = {de} } @techreport{HornfeckLoefflerLandkammer2023, author = {Hornfeck, R{\"u}diger and L{\"o}ffler, Robin and Landkammer, Stefan}, title = {M{\"o}gliche, zuk{\"u}nftige Robotergelenke nach biologischem Vorbild}, address = {N{\"u}rnberg}, organization = {Technische Hochschule Georg Simon Ohm}, doi = {10.34646/thn/ohmdok-932}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus4-9329}, pages = {3 -- 14}, year = {2023}, abstract = {Roboter halten in vielen Bereichen unserer Gesellschaft immer mehr Einzug. Dies bedeutet auch, dass der Mensch gemeinsam mit dem Roboter Arbeiten verrichten muss, ohne dass es zu Verletzungen kommt. Um dieses Ziel zu erreichen, sind neben den bisherigen mechatronischen Systemen auch neue Konstruktionsprinzipien gefragt. Konstruktionsbeispiele f{\"u}r nachgiebige Gelenke liefert die Natur. Am Beispiel einer bionischen Konstruktion nach dem Vorbild eines Spinnenbeins wird die Realisierung eines Softroboters „BioFlexRobot" vorgestellt. Abschließend werden die Einsatzgrenzen dieses Gelenkroboters aufgezeigt und m{\"o}gliche neue Forschungsfelder zur Leistungssteigerung aufgezeigt.}, language = {de} } @techreport{HornfeckRueckerHelbig, author = {Hornfeck, R{\"u}diger and R{\"u}cker, Daniel and Helbig, Jens}, title = {Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt BioFlexRobot}, organization = {Institut Chemie-, Material- und Produktentwicklung OHM-CMP}, doi = {10.34646/thn/ohmdok-931}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus4-9319}, pages = {3 -- 50}, abstract = {Basierend auf einem bionischen Gelenkmechanismus nach dem Vorbild eines Spinnenbeins wurde ein SCARA-Gelenkroboter mit zwei bionischen Gelenken und einem konventionellen H{\"o}henantrieb entwickelt. Hierbei entstand ein Soft-Roboter-System, das eine nat{\"u}rliche Nachgiebigkeit bei einer Kollision mit dem Werker aufweist. Die Forschungsarbeiten gliederten sich in die Teilbereiche Konstruktion, Elastomerkom-ponenten und Regelungstechnik. Nach Abarbeitung dieser Teilpakete wurde ein Demonstrator aufgebaut und dessen Leistungsdaten ermittelt. In einer abschließenden Bewertung konnte der BioFlexRobot mit bestehenden Systemen verglichen werden. Der vorliegende Bericht fasst die Forschungsergebnisse zusammen.}, language = {de} } @techreport{HornfeckSandner2009, author = {Hornfeck, R{\"u}diger and Sandner, Thomas}, title = {Experimentelle Untersuchungen von Spannungen und Festigkeitseigenschaften an bauteilnahen CFK-Proben und Abgleich mit numerischen Berechnungsverfahren}, organization = {Fakult{\"a}t Maschinenbau und Versorgungstechnik}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus-615}, year = {2009}, abstract = {Die Untersuchungsergebnisse haben wichtige Erkenntnisse sowohl auf dem Gebiet der statischen und dynamischen Festigkeit von CFK-Laminaten, als auch ihrer Anwendung in der Verbindungstechnik geliefert. Es konnte gezeigt werden, dass die statischen und dynamischen Festigkeitseigenschaften von Laminaten aus den zwei g{\"a}ngigen Herstellverfahren „RTM" und „Autoklav" vergleichbar sind. Die Festlegung der Lasthorizonte und Darstellung der W{\"o}hlerlinien nach der Methode des Restfestigkeitsabfalls hat sich bei den durchgef{\"u}hrten Schwingversuchen als sehr n{\"u}tzlich erwiesen. Die ermittelten Restfestigkeitskurven liefern wichtige Basisdaten f{\"u}r zuk{\"u}nftige Arbeiten auf dem Gebiet der rechnerischen Lebensdauervorhersage von CFK-Laminaten. Die Festigkeitseigenschaften von CFK-Bauteilen mit Konstruktionskerben wurden exemplarisch an Flachproben mit Bohrung untersucht und wichtige Erkenntnisse zur St{\"u}tzwirkung des Laminats im Kerbbereich gewonnen. Erste FEM-Rechenmodelle zur Degradation der Steifigkeit und Festigkeit im Kerbbereich best{\"a}tigen diesen St{\"u}tzeffekt. Die FEM-Modelle sollen weiterentwickelt und experimentell verifiziert werden. Die Untersuchung der 1-schnittigen Bolzenverbindung - ein g{\"a}ngiges Verbindungselement in der Faserverbundtechnik - ergab, dass die herk{\"o}mmlichen, konstruktionsbegleitenden {\"U}berschlagsberechnungen des sogenannten Ausnutzungsgrades den tats{\"a}chlichen Sch{\"a}digungsmechanismus nicht genau genug ber{\"u}cksichtigen. Insbesondere die ungleichm{\"a}ßige Pressungsverteilung im Kontaktbereich Bolzen-Bohrung f{\"u}hrt zu einem ung{\"u}nstigen Tragverhalten der Verbindung, was bei Nichtber{\"u}cksichtigung in der Vorabberechnung des Ausnutzungsgrades zu nichtkonservativen Ergebnissen f{\"u}hrt. Die Entwicklung eines aussagekr{\"a}ftigeren, analytischen Berechnungsmodelles wird daher ein n{\"a}chstes Ziel der Weiterarbeit an dem Projektthema sein. Die FE-Berechnung der Bolzenverbindung zeigte eine gute qualitative {\"U}bereinstimmung mit den Versuchsergebnissen, sofern auf eine sorgf{\"a}ltige Vernetzung im Kontaktbereich Bolzen-Laminat geachtet wird. Die Vorhersage der ersten Faserbr{\"u}che ist mit einem linear-elastischen FE-Modell m{\"o}glich, der Sch{\"a}digungsprozess bis zu einer noch tolerierbaren Lochaufweitung bzw. dem Zugbruch erfordert jedoch die Ber{\"u}cksichtigung der schrittweisen Degradation der Festigkeit und Steifigkeit des Laminats. Auch hier ergibt sich ein wichtiges, praxisrelevantes Feld f{\"u}r zuk{\"u}nftige Forschungsaktivit{\"a}ten. Schließlich zeigten die Versuche ein erhebliches Kriechen der Proben, insbesondere bei h{\"o}heren Lasten. Das Kriechverhalten hat wiederum seine Ursache in der hohen Druckbelastung auf das Laminat im Bolzenkontakt. Die Tragf{\"a}higkeit der ausknickenden Fasern geht {\"o}rtlich verloren und die {\"u}berlastete Matrix beginnt zu kriechen. Auch dieser Effekt wird weiter untersucht. Die Untersuchung der Klebverbindung, einem weiteren, wichtigen Verbindungselement f{\"u}r CFK-Bauteile ergab ein grunds{\"a}tzlich, befriedigendes Tragverhalten, was die erreichbaren Ausnutzungsgrade betrifft. Allerdings fand das Versagen nicht in der Klebschicht, sondern an der Harzdeckschicht (debonding) statt, was wahrscheinlich zu einer st{\"a}rkeren Streuung der Ausnutzungsgrade beigetragen hat. Hier ist zu untersuchen, ob sich dieses ung{\"u}nstige Versagensverhalten durch {\"A}nderungen im Herstellprozess der Klebverbindung oder andere Kleber beeinflussen l{\"a}sst. Die FE-Berechnung der Klebverbindung ergab eine gute {\"U}bereinstimmung mit der analytisch berechneten Schubspannung in der Klebschicht. Die Verwendung der Spannungsspitzen zur Vorhersage des Ausnutzungsgrades f{\"u}hrt allerdings zu sehr konservativen Ergebnissen. Realistischer ist hier nach wie vor die Verwendung einer fl{\"a}chengemittelten Schubspannung incl. Sicherheitsfaktor. Auch hier sind Verbesserungen des analytischen Berechnungsmodells denkbar, die aber nur dann sinnvoll erscheinen, wenn der betrachtete Versagensort tats{\"a}chlich dem im Versuch entspricht.}, subject = {Kohlenstofffaserverst{\"a}rkter Kunststoff}, language = {de} } @techreport{HornfeckSchutzerBraz2019, author = {Hornfeck, R{\"u}diger and Schutzer Braz, Konrad}, title = {Can we better understand the technology in engineering education with virtual 3D models?}, volume = {2019}, number = {68}, address = {N{\"u}rnberg}, doi = {10.34646/thn/ohmdok-747}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus4-7476}, pages = {14}, year = {2019}, abstract = {This study examines the effects of using different types of visualization for task in- structions within engineering studies. Participant observation and guided group interviews were used to determine both the learning difficulties of students and their expectations towards the educational use of 3D models.Comparing between three different modes of representation of the same model (2D drawings, per-spective 3D models and stereoscopicobject representations), the performance of task execution, the speed for task handling and the perceived cognitive workload of one taskwere measured. 183 students take part in the study. It was found, that the participants that used stereoscopic object-representations per-ceived task less complex than the groups using perspective 3D or paper based 2D-representations.}, language = {de} } @techreport{PlachHornfeckRiegetal.2010, author = {Plach, Andreas and Hornfeck, R{\"u}diger and Rieg, Frank and Roth, J{\"o}rg}, title = {FAMOS - ein ganzheitlicher Ansatz zum Fehlermanagement}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus-996}, year = {2010}, abstract = {Da es keine unfehlbaren Mitarbeiter gibt, werden Fehler gemacht. Entstandene Fehler schm{\"a}lern den Gewinn, schaden dem Image und verz{\"o}gern die Produktfertigstellung. Erfolgreiche Unternehmen unterscheiden sich von weniger erfolgreichen Unternehmen auch dadurch, wie sie mit dem Fehlerwissen umgehen und durch welche Maßnahmen Fehler zuk{\"u}nftig vermieden werden. Von den Fakult{\"a}ten Maschinenbau/Versorgungstechnik und Informatik der Georg-Simon-Ohm-Hochschule N{\"u}rnberg wurde das Projekt FAMOS bearbeitet. Mit den zugrundeliegenden Methoden und der dazu erstellten Software ist es zuk{\"u}nftig m{\"o}glich, Fehlerursachen und -maßnahmen umfassend und effizient zu bestimmen und Fehler nachhaltig zu vermeiden. Dies f{\"u}hrt zu einer Steigerung der Produktqualit{\"a}t und einer Minimierung der kostenintensiven Fehlerrate.}, subject = {Fertigungsfehler}, language = {de} } @techreport{RuedigerLusic, author = {R{\"u}diger, Hornfeck and Lusic, Mario}, title = {FlexForCFK - Entwicklung eines prozessautomatisierten, formflexiblen Werkzeugs zur Herstellung von CFK-Bauteilen}, volume = {2017}, number = {66}, publisher = {Technische Hochschule}, address = {N{\"u}rnberg}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:92-opus4-3225}, pages = {91 S.}, abstract = {F{\"u}r die Fertigung von CFK-Bauteilen sind Laminierformen erforder-lich. Diese werden {\"u}blicherweise gefr{\"a}st oder ebenfalls aus Lami-nataufbauten hergestellt. Dieser Fertigungsprozess ist gerade f{\"u}r die Einzelfertigung und im Prototypenbau sehr zeitaufwendig und kostenintensiv und die Formen m{\"u}ssen bei {\"A}nderungen verworfen werden. Abhilfe schaffen hier formflexible Werkzeuge, mit denen die Bauteilkontur individuell eingestellt werden kann und zudem schnell {\"a}nderbar ist. Dies wurde in einem Verbundprojekt zwischen der TH N{\"u}rnberg und der HAW M{\"u}nchen entwickelt. Die Schwerpunkte der Arbeiten an der TH N{\"u}rnberg lagen in der Konzipierung der Ansteu-erelektronik und der SW-Programmierung, in der Prozessbeschreibung der Verwendung von Rapid Tooling Eins{\"a}tzen f{\"u}r CFK-Formteile mit einem sehr steilen Formgradienten und der Konzipie-rung einer Wissensdatenbank als Entscheidungshilfe zur Beurtei-lung eines technisch-wirtschaftlichen Einsatzes des formflexiblen Werkzeuges. Die prinzipielle Machbarkeit und der Nutzen dieses Werkzeugs wurden im Projekt nachgewiesen. Auf der Basis dieser Forschungsergebnisse k{\"o}nnen Anlagenbauer ein Serienprodukt entwickeln.}, language = {de} }