TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger T1 - Moderne Werkzeuge und Prozesse zur beschleunigten Produktentwicklung Scannen, Rapid Prototyping, Virtuelle Realität N2 - Mit einem 3D-CAD System wurde dem Konstrukteur ein Werkzeug an die Hand gegeben, mit dem er schneller und zuverlässiger seine Konstruktionen am Rechner ausführen kann, als dies über Jahrhunderte hinweg mit dem Reißbrett möglich war. Aufbauend darauf können aus den räumlichen CAD-Daten über eine Rapid Prototyping Anlage schnell Bauteile für Anschauungs- oder Funktions-muster hergestellt werden. Umgekehrt hierzu ist es möglich, reale Objekte mit einem 3D-Scanner zu erfassen, um diese dann in die virtuelle Rechnerwelt zurück-zuführen. Schließlich können 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 Qualität gesteigert werden können. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 53 Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus4-3335 ER - TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger T1 - Rapid Shaping Prozess zur Herstellung von CFK-Bauteilen N2 - Zur Herstellung von CFK-Bauteilen sind Laminierformen erforderlich. In der Kleinstserienfertigung und im Prototypenbau müssen demzufolge die Werkzeugkosten auf geringe Stückzahlen umgelegt werden, was eine erhebliche Verteuerung der Stückkosten bedeutet. Darüber hinaus sind ebenfalls die Durchlaufzeiten in der Fertigung entsprechend lang, bis die CFK-Teile abgeformt werden können. 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 Oberfläche veredeln lässt, damit die herstellbedingten Schichtstufen egalisiert werden können. Abschließend wurde dieser Rapid Shaping Prozess an zwei ausgewählten CFK-Bauteilen verifiziert. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 52 Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus4-3350 ER - TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger A1 - Koch, Michael A1 - Lusic, Mario T1 - Entwicklung einer vernetzten Notepad Methode zur Ideen- und Innovationsfindung T1 - Development of a Connected Notepad Method for detecting ideas and innovations N2 - Die kurzfristige und erfolgreiche Durchführung von Entwicklungsaufgaben und das Finden von Innovationen stellt heute im Kontext der Globalisierung und der immer kürzer werdenden Produktlebenszyklen mehr denn je eine zentrale Herausforderung für 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 durchgeführt werden. Ebenso ist der Output dieser Abläufe nicht mit entsprechender finanzieller oder kapazitiver Ausstattung beliebig skalierbar. Hier setzen die bekannten Kreativitätstechniken an, um diesen Prozess zu beschleunigen und um diesen mit einem qualitativ höheren 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 für eine Durchführung 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 müssen und die Ideen ganz spontan zu der Zeit und an dem Ort notiert werden können, an dem sie entstehen. Diese Methode setzt damit die wichtige Erkenntnis um, dass für die persönliche Kreativität eines Menschen die passende Umgebung eine sehr wichtige Rolle spielt. Sie macht die Teilnehmer frei von einer „verordneten“ Kreativität zur Arbeitszeit in einem Besprechungszimmer. Nachteilig an der im Vorangegangenen vorgestellten „Collective Notebook Methode“ ist dagegen die Tatsache, dass der Entwickler während des Zeitraumes, über den die Methode läuft, abgeschnitten ist von den Ideen der anderen Teilnehmer. Die Kernidee der Kreativitätstechniken, 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 durchgeführten 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 Problemlösung arbeiten, aufhebt. Dadurch konnte einerseits die Erkenntnis umgesetzt werden, dass die größten Innovationssprünge durch Ideen in der Freizeit ermöglicht 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 führt. Diese Zusammenarbeit wurde im vorliegenden Ansatz durch eine geeignete Kombination aus moderner Kommunikations-Hardware und einer leicht zu bedienenden Software erreicht. N2 - Today the short-term and successful realisation of developing duties and finding of innovations shows in the context of the globalisation and the shorter becoming product life cycles more than ever a central challenge for enterprise. For this purpose it is necessary that from a huge number of unstructured thoughts ideas were originated and from these ideas innovations were produced. This process cannot be carried out by logic, intelligence and routine only successfully. Also the output of these procedures can not be arbitrarily scaleable with appropriate budget or capacity. Here the known creativity technologies begin to accelerate this process and to provide this with a qualitatively higher output. These methods have set up in the apprenticeship and the economy, however, were not adapted just in view of the rapidly developing communicative devices as for example Smartphones or iPads. In case of exact consideration of the current used innovation methods is to be found out that practically all methods are construed out for a realisation within the working hours in a small time frame of 1-2 hours. An exception forms the so-called 'Collective Notebook Method'. The advantage of this kind of the written brainstorming (in contrast to most other methods) is that the participants must not be at the same time at the same place and the ideas can be taken down quite spontaneously at the time and at the place at which they originate. This method moves with it the important knowledge that for the personal creativity of a person the suitable surroundings play a very important role. The method makes the participants freely from an 'enacted' creativity at the working hours in a discussion room. Disadvantageously in the 'Collective Notebook Method' introduced in the preceding is against it the fact that the developer is cut off during the period for which the method runs by the ideas of the other participants. The core idea of the creativity technologies, to reach by cooperation a progress by mutual interaction - and with it by mutual 'raising' an idea – gets lost with the separation of the connection between the developers. Here the introduced research project begins. In the carried out development project a method was developed ('Connected Notepad Method') and implemented which lifts the separation described above between the developers, who work in parallel but without communication on an innovative problem solution. The knowledge could be thereby moved on the one hand that the biggest innovation jumps are allowed by ideas in the spare time. But the positive aspect of the classical innovation technologies after which a close collaboration of the developers leads to better ideas and with it at last to the innovation was also kept. This cooperation was reached in the present approach by a suitable combination of modern communication hardware and software slightly to be served. KW - Notepad-Computer KW - Idee KW - Innovationsmanagement KW - Innovation KW - Kommunikation KW - Innerbetriebliche Kommunikation KW - Smartphone KW - Brainstorming KW - Android KW - Vernetzte-Notepad-Methode KW - Ideen- und Innovationsfindung KW - Notepad KW - Kreativitätstechnik KW - Ideenkommunikation KW - Ideenfindung KW - Ideen-Messenger KW - Connected Notebook Method KW - idea messenger Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus-939 ER - TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger A1 - Löffler, Robin A1 - Landkammer, Stefan T1 - Mögliche, zukünftige Robotergelenke nach biologischem Vorbild N2 - 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 für 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 mögliche neue Forschungsfelder zur Leistungssteigerung aufgezeigt. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 71 KW - Bionik KW - Spinnenbein KW - Softrobotik Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus4-9329 SP - 3 EP - 14 CY - Nürnberg ER - TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger A1 - Rücker, Daniel A1 - Helbig, Jens T1 - Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt BioFlexRobot BT - Entwicklung eines bionischen, lowcost, gelenkflexiblen Roboterarms als Handlingseinheit für die Mensch-Roboter-Kooperation N2 - Basierend auf einem bionischen Gelenkmechanismus nach dem Vorbild eines Spinnenbeins wurde ein SCARA-Gelenkroboter mit zwei bionischen Gelenken und einem konventionellen Höhenantrieb entwickelt. Hierbei entstand ein Soft-Roboter-System, das eine natürliche 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. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 70 KW - Bionik KW - Robotik KW - Soft Robotik KW - Exoskelett KW - Spinnenbein Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus4-9319 SP - 3 EP - 50 ER - TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger A1 - Sandner, Thomas T1 - Experimentelle Untersuchungen von Spannungen und Festigkeitseigenschaften an bauteilnahen CFK-Proben und Abgleich mit numerischen Berechnungsverfahren T1 - Experimental investigation of stresses and strength properties up to CFRP-samples close to component and comparison with numerical analyses N2 - 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 gängigen Herstellverfahren „RTM“ und „Autoklav“ vergleichbar sind. Die Festlegung der Lasthorizonte und Darstellung der Wöhlerlinien nach der Methode des Restfestigkeitsabfalls hat sich bei den durchgeführten Schwingversuchen als sehr nützlich erwiesen. Die ermittelten Restfestigkeitskurven liefern wichtige Basisdaten für zukünftige 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 Stützwirkung des Laminats im Kerbbereich gewonnen. Erste FEM-Rechenmodelle zur Degradation der Steifigkeit und Festigkeit im Kerbbereich bestätigen diesen Stützeffekt. Die FEM-Modelle sollen weiterentwickelt und experimentell verifiziert werden. Die Untersuchung der 1-schnittigen Bolzenverbindung – ein gängiges Verbindungselement in der Faserverbundtechnik – ergab, dass die herkömmlichen, konstruktionsbegleitenden Überschlagsberechnungen des sogenannten Ausnutzungsgrades den tatsächlichen Schädigungsmechanismus nicht genau genug berücksichtigen. Insbesondere die ungleichmäßige Pressungsverteilung im Kontaktbereich Bolzen-Bohrung führt zu einem ungünstigen Tragverhalten der Verbindung, was bei Nichtberücksichtigung in der Vorabberechnung des Ausnutzungsgrades zu nichtkonservativen Ergebnissen führt. Die Entwicklung eines aussagekräftigeren, analytischen Berechnungsmodelles wird daher ein nächstes Ziel der Weiterarbeit an dem Projektthema sein. Die FE-Berechnung der Bolzenverbindung zeigte eine gute qualitative Übereinstimmung mit den Versuchsergebnissen, sofern auf eine sorgfältige Vernetzung im Kontaktbereich Bolzen-Laminat geachtet wird. Die Vorhersage der ersten Faserbrüche ist mit einem linear-elastischen FE-Modell möglich, der Schädigungsprozess bis zu einer noch tolerierbaren Lochaufweitung bzw. dem Zugbruch erfordert jedoch die Berücksichtigung der schrittweisen Degradation der Festigkeit und Steifigkeit des Laminats. Auch hier ergibt sich ein wichtiges, praxisrelevantes Feld für zukünftige Forschungsaktivitäten. Schließlich zeigten die Versuche ein erhebliches Kriechen der Proben, insbesondere bei höheren Lasten. Das Kriechverhalten hat wiederum seine Ursache in der hohen Druckbelastung auf das Laminat im Bolzenkontakt. Die Tragfähigkeit der ausknickenden Fasern geht örtlich verloren und die überlastete Matrix beginnt zu kriechen. Auch dieser Effekt wird weiter untersucht. Die Untersuchung der Klebverbindung, einem weiteren, wichtigen Verbindungselement für CFK-Bauteile ergab ein grundsätzlich, 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 stärkeren Streuung der Ausnutzungsgrade beigetragen hat. Hier ist zu untersuchen, ob sich dieses ungünstige Versagensverhalten durch Änderungen im Herstellprozess der Klebverbindung oder andere Kleber beeinflussen lässt. Die FE-Berechnung der Klebverbindung ergab eine gute Übereinstimmung mit der analytisch berechneten Schubspannung in der Klebschicht. Die Verwendung der Spannungsspitzen zur Vorhersage des Ausnutzungsgrades führt allerdings zu sehr konservativen Ergebnissen. Realistischer ist hier nach wie vor die Verwendung einer flächengemittelten Schubspannung incl. Sicherheitsfaktor. Auch hier sind Verbesserungen des analytischen Berechnungsmodells denkbar, die aber nur dann sinnvoll erscheinen, wenn der betrachtete Versagensort tatsächlich dem im Versuch entspricht. N2 - The investigation results have delivered important findings in the area of the static and dynamic strength of CFK laminates, as well as her use in the connecting technology. It could be shown that the static and dynamic strength qualities of laminates from two current manufacturing technologies "RTM" and "autoclave" are comparable. The definition of the load horizons and the representation of the Wöhler curve in according to the method of the residual strength decrease has turned out with the carried out swinging attempts as very useful. The ascertained residue strength curves deliver important base data for future works in the area of the computational lifetime prediction of CFK laminates. The strength qualities of CFK components with construction notches were examined exemplarily with flat test pieces with drilling and important knowledge was won to the supporting effect of the laminate in the area of the notches. The first FEM arithmetic models to the degradation of stiffness and strength in the area of the notches confirm this supporting effect. The FEM models should be developed and be verified experimentally. The investigation of the single-shear bolt connection – a current connecting element in the fiber group technology – proved that the customary, construction-accompanying estimate calculations of the so-called utilisation rate do not consider the actual damage mechanism exactly enough. In particular the irregular pressure distribution in the contact area of the bolt and the drilling leads to an unfavorable behavior of the connection, what leads by non-consideration in the advance calculation of the utilisation rate to non-conservative results. Hence, the development of a more expressive, analytic calculation model will be the next aim of the continuation of the project subject. The finite elements calculation of the bolt connection showed a good qualitative correspondence with the test results, if the interlinking in the contact area of bolt and laminate is down careful. The prediction of the first fiber breaks is possible with a linear-elastic finite elements model. But the damage process up to a still tolerable hole expansion or a tensile fracture requires the consideration of the gradual degradation of strength and stiffness of the laminate. This is also an important field with practical relevance for future research activities. Finally the test pointed out a considerable creeping of the test specimen. The creep characteristic has on the other hand his cause in the high pressure load on the laminate in the bolt contact. The load capacity of the buckled fibers gets lost locally and the overloaded matrix starts to creep. Also this effect is further examined. The investigation of the adhesive connection, an other important connecting element for CFK components, proved a basic adequate load capacity what concerns the accessible utilisation rates. Indeed, the failure has not taken place in the adhesive layer, but in the resinous deck layer (debonding), what has probably contributed to a stronger dispersion of the Utilisation rates. Here is to be examined whether this unfavorable failure behaviour can be affected by changes in the production process of the adhesive connection or other glues. The finite elements calculation of the adhesive connection proved a good correspondence with the analytically calculated shear stresses in the adhesive layer. However, the use of the stress peaks to the prediction of the utilisation rate leads to much conservative results. Still the use of an area-averaged shear stress tension inclusive a security factor is more realistically here. Also here improvements of the analytic calculation model are conceivable, which seem sensible only if the considered failure place really corresponds to them of the test. KW - Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff KW - Faser KW - Glasfaser KW - Festigkeit KW - CFK KW - Faser-Verbund-Werkstoffe KW - Faser-Kunststoff-Verbund KW - Fibre-reinforced plastic KW - FRP Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus-615 ER - TY - RPRT A1 - Hornfeck, Rüdiger A1 - Schutzer Braz, Konrad T1 - Can we better understand the technology in engineering education with virtual 3D models? N2 - 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. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 68 Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus4-7476 VL - 2019 IS - 68 CY - Nürnberg ER - TY - RPRT A1 - Plach, Andreas A1 - Hornfeck, Rüdiger A1 - Rieg, Frank A1 - Roth, Jörg T1 - FAMOS - ein ganzheitlicher Ansatz zum Fehlermanagement N2 - Da es keine unfehlbaren Mitarbeiter gibt, werden Fehler gemacht. Entstandene Fehler schmälern den Gewinn, schaden dem Image und verzögern die Produktfertigstellung. Erfolgreiche Unternehmen unterscheiden sich von weniger erfolgreichen Unternehmen auch dadurch, wie sie mit dem Fehlerwissen umgehen und durch welche Maßnahmen Fehler zukünftig vermieden werden. Von den Fakultäten Maschinenbau/Versorgungstechnik und Informatik der Georg-Simon-Ohm-Hochschule Nürnberg wurde das Projekt FAMOS bearbeitet. Mit den zugrundeliegenden Methoden und der dazu erstellten Software ist es zukünftig möglich, Fehlerursachen und -maßnahmen umfassend und effizient zu bestimmen und Fehler nachhaltig zu vermeiden. Dies führt zu einer Steigerung der Produktqualität und einer Minimierung der kostenintensiven Fehlerrate. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 47 KW - Fertigungsfehler KW - Fehlerverhütung KW - Qualitätsmanagement KW - Unterstützungssystem KW - FAMOS Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus-996 ER - TY - RPRT A1 - Rüdiger, Hornfeck A1 - Lusic, Mario T1 - FlexForCFK – Entwicklung eines prozessautomatisierten, formflexiblen Werkzeugs zur Herstellung von CFK-Bauteilen N2 - Für die Fertigung von CFK-Bauteilen sind Laminierformen erforder-lich. Diese werden üblicherweise gefräst oder ebenfalls aus Lami-nataufbauten hergestellt. Dieser Fertigungsprozess ist gerade für die Einzelfertigung und im Prototypenbau sehr zeitaufwendig und kostenintensiv und die Formen müssen bei Änderungen verworfen werden. Abhilfe schaffen hier formflexible Werkzeuge, mit denen die Bauteilkontur individuell eingestellt werden kann und zudem schnell änderbar ist. Dies wurde in einem Verbundprojekt zwischen der TH Nürnberg und der HAW München entwickelt. Die Schwerpunkte der Arbeiten an der TH Nürnberg lagen in der Konzipierung der Ansteu-erelektronik und der SW-Programmierung, in der Prozessbeschreibung der Verwendung von Rapid Tooling Einsätzen für 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 können Anlagenbauer ein Serienprodukt entwickeln. T3 - Sonderdruck / Schriftenreihe der Georg-Simon-Ohm-Hochschule, Nürnberg - 66 Y1 - 2017 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:92-opus4-3225 VL - 2017 IS - 66 PB - Technische Hochschule CY - Nürnberg ER -