Constraint-basierte Modellierung und Exploration von fertigungstechnischen Lösungsräumen am Beispiel von Tailored Forming

Kevin Herrmann

doi:10.51202/9783690300162

Zusammenfassung

Angesichts der steigenden Produkt- und Fertigungskomplexität in der Industrie steht die fertigungsgerechte Produktgestaltung mehr denn je im Fokus. Diese Komplexität resultiert aus diversen Anforderungen wie Produktindividualisierung, nachhaltiger Produktion und der Integration neuer Materialien und Technologien. Diese Trends erfordern innovative Ansätze zur Bewältigung der Diskrepanz zwischen Konstruktion und Fertigung, insbesondere in mehrstufigen Fertigungsprozessketten. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Portfolio of Capability Constraint Network (PCCN) vorgestellt. Das Modell zielt darauf ab, einen umfassenden fertigungstechnischen Lösungsraum zu modellieren und zu explorieren. Durch die Verknüpfung des Wissens über Fertigungsstufen und -fähigkeiten in einem Constraint-Netzwerk ermöglicht das PCCN die modulare Zusammenstellung von Fertigungsprozessketten und die Integration komplexer Prozesswechselwirkungen. Damit kann eine Herstellbarkeitsanalyse im Kontext mehrstufiger Fertigungsprozessketten über eine Exploration des Constraint Netzwerks realisiert werden. Um die Anwendung in der Konstruktionspraxis zu erleichtern, wird ein wissensbasiertes System entwickelt, das ausgehend von einem CAD-Geometriemodell automatisiert Lösungsstrategien für aufkommende Fertigungskonflikte generiert. Der Value Limit Arc Consistency (VLAC) Algorithmus, eine Neuentwicklung dieser Arbeit, ermöglicht eine effiziente Lösung der komplexen Constraint Satisfaction Problems (CSPs), die durch die Modellierung von Fertigungsprozessketten entstehen. VLAC verbessert die Constraint Propagation und gewährleistet sowohl Kanten- als auch partielle Pfadkonsistenz, was ihn von bestehenden Algorithmen abhebt. Die praktische Anwendung und Validierung des PCCN sowie des wissensbasierten Systems wird einer spezifischen Tailored Forming-Prozesskette demonstriert. Die Ergebnisse verdeutlichen, wie der Ansatz die Modellierungs- und Explorationsherausforderungen moderner Fertigungsprozesse bewältigen und zur fertigungsorientieren Optimierung von Produktentwürfen beitragen kann.

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Bibliographische Angaben

Erscheinungsjahr: 2024
Erscheinungsdatum: 18.12.2024
ISBN-Print: 978-3-69030-016-2
ISBN-Online: 978-3-69030-016-2
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem iPeG
Band: IPEG 08/2024 E-Book
Sprache: Deutsch
Seiten: 177
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten I - XII
1. 1.1 Fertigungstechnischer Lösungsraum Kein Zugriff
2. 1.2 Forschungskontext und Problemstellung Kein Zugriff
3. 1.3 Forschungsfragen und Aufbau der Arbeit Kein Zugriff
1. 2.1 Wissensbasierte Systeme in der Produktentwicklung Kein Zugriff
2. 2.2 Constraint-Programmierung Kein Zugriff
3. 2.3 Modellierung fertigungstechnischer Prozesse Kein Zugriff
4. 2.4 Fertigungsgerechte Produktgestaltung Kein Zugriff
1. 3.1 Tailored Forming im Kontext der Forschungsfragen Kein Zugriff
2. 3.2 Analyse verwandter Arbeiten Kein Zugriff
3. 3.3 Zielsetzung dieser Arbeit Kein Zugriff
1. 4.1 Die Grundidee der Constraint-Netzwerke von Fertigungsfähigkeiten Kein Zugriff
2. 4.2 Modellierung komplexer Prozesszusammenhänge Kein Zugriff
3. 4.3 Vorgehen zur Modellierung einer Fertigungsprozesskette Kein Zugriff
1. 5.1 Analyse des fertigungstechnischen Lösungsraums Kein Zugriff
2. 5.2 Explorationsstrategie zur effizienten Lösungssuche Kein Zugriff
3. 5.3 Aufbau des Constraint-Solvers Kein Zugriff
4. 5.4 Benchmarking des VLAC-Algorithmus Kein Zugriff
1. 6.1 Anwendungskontext Kein Zugriff
2. 6.2 Systemarchitektur und Programmablauf Kein Zugriff
3. 6.3 Implementierung der Anwendungsprozesskette Kein Zugriff
4. 6.4 Validierung der Herstellbarkeitsanalyse an einer Multimaterial-Welle Kein Zugriff
1. 7.1 Zusammenfassung Kein Zugriff
2. 7.2 Kritische Würdigung Kein Zugriff
3. 7.3 Weitere Forschungsfragen Kein Zugriff
Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 135 - 159
1. A Domänenmodell Kein Zugriff
2. B VLAC-Algorithums Kein Zugriff
3. C Konfliktlösungsalgorithmus Kein Zugriff
4. D Fallbasierter Schlussfolgerungmechanismus Kein Zugriff
5. E Multiaxialer Belastungsprüfstand Kein Zugriff
6. F Eigene Veröffentlichungen Kein Zugriff
7. G Betreute studentische Arbeiten Kein Zugriff