Abgeschlossene Projekte

Im Bereich Fertigungsmesstechnik wurden in der Vergangenheit unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Tino Hausotte folgende Forschungsprojekte bearbeitet:

SFB 814 - Additive Fertigung - Geometrische Mess- und Prüftechnik für die additive Fertigung (C4) (SFB 814 (C4)); FKZ: SFB 814/C04

Referenzieren des Pulverbettes für Schichtversatz- und Schichtdickenmessung
Referenzieren des Pulverbettes für Schichtversatz- und Schichtdickenmessung

Geometrische Mess- und Prüftechnik für die additive Fertigung (C4)

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: SFB 814 - Additive Fertigung
Projektleitung:
Projektbeteiligte: ,
Projektstart: 1. Juli 2011
Projektende: 30. Juni 2023
Akronym: SFB 814 (C4)
Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich (SFB)
URL: https://www.crc814.research.fau.eu/projekte/c-bauteile/teilprojekt-c4/

Abstract:

Die Qualität von lasergesinterten Bauteilen wird von vielen unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Schwindung, Verzug, Lunker und Materialeinschlüsse, sowie Schwankungen der Oberflächenrauheit wirken sich auf die Funktionalität der Bauteile aus.
Um bereits während der Bauphase die Qualität und Maßhaltigkeit von additiv gefertigten Bauteilen überprüfen zu können, werden im Teilprojekt C4 die wissenschaftlichen Grundlagen für eine inkrementellen in situ und in-Prozess Prüfung basierend auf optischen Messprinzipien untersucht. Am Beispiel eines Lasersinterprozesses (LSS-K) für Polymere werden angepasste Messstrategien realisiert und evaluiert. Dabei kann gezeigt werden, dass alleine mit einer ausschließlich dimensionalen inkrementellen Messung nicht alle Ursachen für Bauteilabweichungen eindeutig zugeordnet werden können. Für eine zielgerichtete Korrektur der Fertigungsparameter sind die daraus resultierenden Unsicherheiten damit noch zu groß.
Gegenstand weiterer Untersuchungen ist es daher, die bisherige fotogrammetriebasierte Messtechnik einerseits um die Messung weiterer Einflussgrößen wie Laserleistung, Schmelzpoolgröße sowie Anlagen- und Messsystemtemperatur zu erweitern, andererseits Referenzierungssysteme zur Verkürzung des metrologischen Kreises und zur Reduzierung der Messunsicherheiten aufzubauen. Damit können Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge für Fertigungsabweichungen besser quantifiziert werden, was zu einem verbesserten Prozessverständnis beiträgt, eine Korrektur dieser Einflüsse ermöglicht sowie die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit von SLM-Bauteilen signifikant verbessert.
Eine Verknüpfung der gewonnenen Erkenntnisse und Informationen soll zu einer Bauteilüberwachung führen, wodurch ein Trend zur Abweichung von der idealen Geometrie erkannt und korrigiert werden kann.
Neben der Begutachtung der Bauteilqualität durch in situ Messtechnik, ist eine Postprozessmessung zur Feststellung von inneren als auch äußeren Merkmale erforderlich. Hierbei stellen innere Defekte wie die Bauteilporosität einen relevanten Bewertungsparameter auf die Stabilität dar. Zur Bewertung der Porosität stellt die Röntgen-Computertomografie ein zerstörungsfreies, ortsaufgelöstes Analyseverfahren dar, dass mittels zweidimensionaler Durchstrahlungsbilder eine dreidimensionale Rekonstruktion des Bauteils zulässt. Dies ermöglicht eine Eingrenzung der Lage der Poren und macht weitere Analysen möglich. Diese Bewertung wird jedoch durch den bisherigen Stand der Technik in Bezug auf die Auflösung, Messartefakte und der fehlenden Möglichkeiten zur Angabe von Messunsicherheiten begrenzt. Auf Hinblick dessen sollen durch CT-Simulationen eines modellierten virtuellen metrologischen CTs und realen metrologischen CT-Analysen ein Porositätsnormal entwickelt werden, dass eine Detektierbarkeitsgrenze und eine Fehlerabschätzung ermöglicht.
Durch diese Postprozessmessung soll ein Abgleich mit der in der 2.Förderperiode erarbeitete Inline- und in situ Messverfahren zur Identifizierung lokaler Ursachen von auftretenden Poren fundiert erreicht werden.

Publikationen:

Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden - Metrologie und Messdatenverarbeitung für die geometrische Produktverifikation im Rahmen eines ganzheitlichen Toleranzmanagements (FORTol); FKZ: HA 5915/9-2

Metrologie und Messdatenverarbeitung für die geometrische Produktverifikation im Rahmen eines ganzheitlichen Toleranzmanagements

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden
Projektleitung:
Projektbeteiligte: , ,
Projektstart: 1. April 2020
Projektende: 1. April 2023
Akronym: FORTol
Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)

Abstract:

Die Forschungsgruppe FOR 2271 erforscht grundlagenwissenschaftlich ganzheitliche Vorgehensweisen und effiziente Werkzeuge zur umfassenden Steuerung geometrischer Abweichungen im Produktentstehungsprozess und validiert diese anhand einer Modellfabrik. Das Teilprojekt 3 (TP3) beteiligt sich in der Forschergruppe mit der Bestimmung der Gestaltabweichungen und deren Messunsicherheit sowie der Nutzung dieser Informationen für eine funktionsorientierte Toleranzvergabe. Das TP3 hatte in der ersten Förderphase zum Ziel, geeignete Verfahren zu entwickeln, mit denen die Bereitstellung von Messdaten mit Einzelpunktmessunsicherheiten (EPU) für verschiedene taktile, optische und tomografische Messverfahren umgesetzt werden kann. Darauf aufbauend konnten Methoden zur Beschreibung und Korrektur systematischer Gestaltabweichungen sowie die Bereitstellung von Fusions- und Ausgleichsalgorithmen unter Berücksichtigung der EPU zur Wichtung erarbeitet werden. Diese Arbeiten sowie die Bereitstellung der EPU der Abweichungsrepräsentation und der Unsicherheit einzelner Merkmale, sowie die Bereitstellung des messtechnischen Aufbaus zur Funktionsprüfung des Demonstrators runden den Beitrag des TPs zur Forschergruppe ab.In der zweiten Förderperiode sollen aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen weitere Erkenntnisse erzielt werden, um die mit einer Messung assoziierte Messunsicherheit, mit der die Gestaltabweichungen von tolerierten Bauteilen ermittelt werden, durch Optimierung notwendiger Datenverarbeitungsoperationen entlang der Messkette zu reduzieren. Dabei soll durch komplexere Algorithmen ein nutzbarer Informationsgewinn generiert werden, wobei der daraus resultierende deutlich gesteigerte Berechnungsaufwand durch konsequente Anwendung von GPGPU-Programmiertechniken kompensiert werden soll. Die Reduzierung der Messunsicherheit der geometrischen Charakterisierung ermöglicht im Allgemeinen die Vergabe von engeren Toleranzen. Die geplanten Arbeiten umfassen auch metrologische Untersuchungen zu Zahnflankentopografiemessungen zur Ermittlung des Einflusses des zu erwartenden Verschleißes auf die Toleranzvergabe. Zusätzlich werden Ansätze zur Optimierung von Algorithmen zur gewichteten geometrischen Registrierung von Messdaten an Nominal- / Referenzdaten untersucht, um den Fehlereinfluss der Registrierung auf die Datenauswertung und somit die lokale Messunsicherheit von tolerierten Geometrieelementen zu charakterisieren und zu reduzieren. Gemeinsam mit den Projektpartnern wird außerdem untersucht, ob das Vorgehen zur Bestimmung der EPU von Geometrieelementen auf Kantenbereiche übertragbar ist, um die Auswirkungen der hier auftretenden Messunsicherheit auf die zugeordnete Toleranzvergabe abzuschätzen. Die Zusammenarbeit wird durch die normgerechte geometrische Charakterisierung der mechanischen Komponenten des Röntgenblendenprüfstands ergänzt.

Publikationen:

Entwicklung eines Leitfadens zur dreidimensionalen zerstörungsfreien Erfassung von Manuskripten (); FKZ: HA 5915/14-1

Towards Standards for Three-dimensional Non-invasive Digitisation of Manuscripts

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

Projektleitung: , , ,
Projektbeteiligte:
Projektstart: 1. Mai 2020
Projektende: 30. April 2022
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
URL: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/433501541?context=projekt&task=showDetail&id=433501541&

Abstract:

Im Zuge der sich rapide durchsetzenden Digitalisierung werden derzeit ein Großteil der Bestände von Büchereien in elektronische Formate überführt. Die massive Digitalisierung stößt aber auch auf Grenzen. Es existieren Dokumente, deren Zustand durch Alterung oder externe Einflüsse eine konventionelle, optisch basierte Digitalisierung kaum erlauben. Eigene Vorarbeiten zeigten, dass die drei Bildgebungsverfahren Röntgen-Computertomografie, Phasenkontrast-Röntgen-Computertomografie und Terahertz-Bildgebung prinzipiell dazu geeignet sind, nicht-invasive Einblicke in derartige Dokumente zu ermöglichen, digitale Bildinformationen zu generieren und neue Möglichkeiten zur automatisierten Erfassung zu eröffnen.In diesem Forschungsvorhaben wird erstmalig eine konkrete Strategie zur Digitalisierung von solchen Dokumenten entwickelt. Anhand einer strukturierten Evaluation wird ein Qualitätswertes entstehen, der Aussagen über die Güte der Digitalisierung mit einer der drei Modalitäten für bestimmte historische Materialien zulässt, woraus das geeignetste Verfahren abgeschätzt werden kann. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein Leitfaden zur Digitalisierung von fragilen Dokumenten entwickelt, mithilfe dessen die Qualität, Machbarkeit und eventuelle Schädigung vor-ab abgeschätzt werden können. Zusätzlich werden Algorithmen entwickelt, die die generierten Daten virtuell aufbereiten.Mit der Durchführung des Forschungsvorhabens werden drei konkrete Ziele verfolgt. Durch die Evaluation der Modalitäten soll anschließend das geeignetste Verfahren für ein spezifisches Dokument ermittelt werden können. Nach Ende des Projekts wird eine Benutzeroberfläche bereitgestellt, in der durch Angabe von Materialkombinationen und relevanter Parameter, die erreichbare Qualität mit jeder Modalität geschätzt wird. So wird es möglich sein, die Variation der Aufnahmeparameter zu testen, beispielhafte Ergebnisse anhand der generierten Datenbank anzuzeigen, und den Qualitätswert zu berechnen.Die Grundlage dafür bildet die Evaluation der drei Modalitäten für relevante Materialien. Hierzu werden realistische Prüfkörper gefertigt. Sowohl die Aufnahmequalität und -auflösung als auch eventuelle Schädigung des Dokuments können auf diese Weise berücksichtigt werden.Anhand des Leitfadens wird dann das geeignetste Verfahren für ein spezifisches Dokument identifiziert werden können. Diese Aussage basiert auf einem prognostizierten Qualitätswert, sodass die optimale Digitalisierungsmodalität im Voraus bestimmt werden kann.Die Evaluation mehrerer Modalitäten sowie die Algorithmenentwicklung sind als zentrale Herausforderung des Forschungsvorhabens zu sehen. Es soll ermöglicht werden, gefährdete Bestände in einem digitalen Format zu speichern, ohne deren Struktur durch manuelle Eingriffe zu zerstören. In der zweiten Förderphase soll eine multimodale Lösung erforscht werden, bei der durch Kombination mehrerer Verfahren Nachteile und Grenzen einzelner Modalitäten kompensiert werden.

Publikationen:

Advanced Computed Tomography for dimensional and surface measurements in industry (AdvanCT); FKZ: 17IND08

Work package overview
Work package overview

Advanced Computed Tomography for dimensional and surface measurements in industry

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Advanced Computed Tomography for dimensional and surface measurements in industry
Projektleitung:
Projektbeteiligte: ,
Projektstart: 1. Juni 2018
Projektende: 31. Mai 2021
Akronym: AdvanCT
Mittelgeber: The European Metrology Programme for Research and Innovation (EMPIR)
URL: https://www.ptb.de/empir2018/advanct/home/

Abstract:

Computed tomography (CT) is an aspiring contact-free measurement method which allows to determine the complete geometry of objects (inner and outer geometry including surface texture) typically not fully accessible to other measurement methods.

To support dimensional metrology in future advanced manufacturing, the project will develop traceable CT measurement techniques for dimensions and surface texture. Open issues regarding traceability, measurement uncertainty, sufficient precision/accuracy, scanning time, multi-material, surface form and roughness, suitable reference standards, and simulation techniques will be clarified.

Therefore the AdvanCT project will face the following objects:

  1. To develop traceable and validated methods for absolute CT characterisation including the correction of geometry errors by 9 degrees of freedom (DoF). This will include the development of reference standards, traceable calibration methods and thermal models for instrument geometry correction, as well as the correction of errors originating in the X-ray tube and the detector in order to improve CT accuracy.
  2. To develop improved and traceable methods for dimensional CT measurements with focus on measurements of sculptured / freeform surfaces, roughness, and multi-material effects including supplementary material characterisation.
  3. To develop fast CT methods for inline applications based on improved evaluation of noisy, sparse, few, or limited angle X-ray projections, reconstruction methods. This will be done using reduced number of projections from well-known directions and include enhanced post-processing.
  4. To develop traceable methods for uncertainty estimation using virtual CT models and Monte-Carlo simulations. This will include calibrated reference standards, the determination of accurate model parameters and the development of correction methods for specific CT image forming artefacts.
  5. To facilitate the take up of the technology and measurement infrastructure developed in the project by the measurement supply chain (accredited laboratories, instrumentation manufacturers), standards developing organisations (e.g. ISO TC213, VDI-GMA 3.33 Technical Committee Computed Tomography in Dimensional Measurements) and end users (e.g. plastic manufacturers, automotive, telecommunication, medical and pharmaceutical industries and metrology service providers).

The institute of manufacturing metrology will focus on the following aspects:

  1. The investigation of temperature variation within a CT system and its impact on projection stability as well as measurement deviations. The resulting thermal data can improve the characterization of CT systems.
  2. The systematic determination of model parameters for measurement simulation („digital twin“). The simulation of the measurement process could allow e.g. numerical measurement uncertainty evaluation. A successful parameter determination is a prerequisite for a faithful virtual CT model. Therefore, it is a key element for the simulation based uncertainty evaluation

Publikationen:

Durchstrahlungssimulation für die Messunsicherheitsbestimmung beim Messen geometrischer Merkmale mittels Röntgen-Computertomografie (CTSimU); FKZ: 03TNH026A

Durchstrahlungssimulation für die Messunsicherheitsbestimmung beim Messen geometrischer Merkmale mittels Röntgen-Computertomografie

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

Projektleitung:
Projektbeteiligte: ,
Projektstart: 1. April 2019
Projektende: 31. März 2021
Akronym: CTSimU
Mittelgeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi)

Abstract:

Die industrielle Röntgen-Computertomographie (CT) ist in dergeometrischen Messtechnik die einzige Technologie, die sowohl innen- als auchaußenliegende Merkmale eines Werkstücks mit einer Messung zerstörungsfreimessen kann. Allerdings sind zur Angabe der Messunsicherheit für eine Messgrößenach Stand der Technik (VDI/VDE 2630 Blatt 2.1) zwanzig Wiederholmessungen ankalibrierten Werkstücken notwendig. Da die Messung mit realen CT Messgerätenzeit- und kostenintensiv ist, wird analog zur taktilen Koordinatenmesstechnikeine numerische Messunsicherheitsbestimmung durch Simulation angestrebt (vgl.VDI/VDE 2617 Blatt 7, GUM Supplement 1). Daher existiert ein großes Interessean Durchstrahlungs¬simulations¬software, um die Messaufgaben zu simulieren. DieSimulation bietet den Vorteil, dass sie sowohl zeitsparend als auch kosten- undressourceneffizient ist. Allerdings ist die Zuverlässigkeit der verschiedenenSimulationsumgebungen momentan nicht quantifizierbar. Für eine glaubwürdigeAnwendung von Simulationsumgebungen benötigen Anwender eine Beurteilungderselben- auch, um eine Norm- bzw. Richtliniensicherheit in der Praxissicherzustellen.

Das Ziel dieses Projekts ist es daher, einenRichtlinienentwurf VDI/VDE 2630 Blatt 2.2 "Basis¬qualifi-zierung vonSoftwaresystemen für die Simulation geometrischer Messungen mitRöntgen-Computertomografie" zu erstellen. Auf dieser Basis soll es möglichsein, die Eignung von Simulations¬umgebungen zur Ermittlung deraufgabenspezifischen Messunsicherheit zu bewerten. Dazu wird ein Testframeworkentwickelt, mit welchem Durchstrahlungs¬simulations¬softwares basisqualifiziertwerden können. Eine Basisqualifizierung bezeichnet hierbei eine Qualifizierungim Hinblick auf typische, als relevant empfundene Messszenarien.

Zur Erstellung des Testframeworks sind mehrere Schrittenotwendig. Zuerst werden in einer Anforderungsanalyse die Anforderungen an dieverwendeten Simulationssoftwares festgelegt. Diese Anforderungen werden ineinem Lastenheft zusammengefasst. Für die Entwicklung des Testframeworks isteine Umsetzung der Anforderungen des Lastenhefts in konkrete Testszenariennotwendig. Hierfür müssen Referenzgeometrien und Referenzdatensätze erstelltwerden. Auf Basis der Simulationsergebnisse für die verschiedenen erstelltenTestszenarien muss eine Bewertung der entsprechenden Simulationssoftwareerfolgen. Für welche eine Bewertungsmatrix erarbeitet wird.

Das finale Testframework wird anschließend validiert, indemfür positiv bewertete Simulationssoftware ein Vergleich realer und simulierterMessdaten anhand der dimensionellen Messergebnisse vollzogen wird.

Zur Sicherung des normativen Charakters der Arbeit wird daraufgeachtet, dass diese Basisqualifizierung mithilfe des Testframeworks auch fürandere, nicht im Projekt repräsentierte Simulationssoftwaresysteme möglich ist.

Das Projekt wird in der Förderrichtlinie WIPANO,administriert durch den Projektträger Jülich und finanziert durch dasBundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses desdeutschen Bundestages, unter dem Förderkennzeichen 03TNH026A gefördert.

Publikationen:

Traceable three-dimensional nanometrology (3DNano); FKZ: 15SIB09




Traceable three-dimensional nanometrology

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Traceable three-dimensional nanometrology
Projektleitung:
Projektbeteiligte: , ,
Projektstart: 1. Oktober 2016
Projektende: 30. September 2019
Akronym: 3DNano
Mittelgeber: The European Metrology Programme for Research and Innovation (EMPIR)
URL: https://www.ptb.de/emrp/15sib09-home.html

Abstract:

The overall goal of this project is to meet current and future requirements for traceable 3 dimensional (3D) metrology at the nanometre level with measurement uncertainties below 1 nm. To achieve this requires new routes for traceability, further developments of existing instruments and validated 3D measurement procedures. Additionally, new calibration artefacts must be developed and made available to industry as traceable reference standards to enable valid comparison of fabrication and measurement results, and establish a robust basis for design of objects with traceable nanoscale dimensions and tolerances.
Scanning Probe Microscopes (SPMs) available in national metrology institutes (NMIs) have low uncertainties, are traceable to the SI-metre and significantly outperform commercial SPMs in accuracy. However, there is a large gap between SPMs and the rest of 3D metrology. Conventional 3D metrology is based on coordinate measuring machines (CMMs) that have been significantly improved in recent decades e.g. micro CMMs, therefore they can reach almost nanometre level uncertainties. SPM technology has the potential to offer even lower uncertainties. However, the measuring principle, measurand definitions and current written standards are still very far from what could be used for 3D measurements, which explains the use of the term 2.5D for SPM techniques. The aim of the project is to further develop SPM instrumentation, measurement procedures, data interpretation and reference materials to bridge this gap, as proper understanding of probe-sample interactions is crucial for the reduction of measurement uncertainty.

Publikationen:

European Training for Coordinate Metrology 4.0 (CoMeT 4.0); FKZ: 2016-1-IT01-KA202-005441

European Training for Coordinate Metrology 4.0

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: European Training for Coordinate Metrology 4.0
Projektleitung:
Projektstart: 1. September 2016
Projektende: 31. August 2019
Akronym: CoMeT 4.0
Mittelgeber: Programm für Lebenslanges Lernen / Erasmus

Abstract:

The project will offer new high-quality learning opportunities for lifelong education on innovative measuring technologies (including: Industrial Computed Tomography, Fringe-projection & Reverse Engineering).

To enhance access for all, the learning material will be distributed adapting to the individual learning style. Learners will select the preferred tool (tablets, web-based learning platforms or printouts) for the best learning experience.

Practical work using measuring equipment will be part of the education: this is vital for successful VET in Coordinate Metrology. A learner-centered approach and industrial case studies will be used to motivate learners and let them understand the industrial relevance of the topic.

Publikationen:

FOR 2271: Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden - Bestimmung der Messunsicherheit und systematischen Gestaltabweichungen für eine funktionsorientierte Toleranzvergabe (FORTol); FKZ: HA 5915/9


Bestimmung der Messunsicherheit und systematischen Gestaltabweichungen für eine funktionsorientierte Toleranzvergabe

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: FOR 2271: Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden
Projektleitung:
Projektbeteiligte: ,
Projektstart: 1. Juni 2016
Projektende: 31. Mai 2019
Laufzeitverlängerung bis: 31. Dezember 2019
Akronym: FORTol
Mittelgeber: DFG / Forschungsgruppe (FOR)
URL: http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/260682773?context=projekt&task=showDetail&id=260682773&

Abstract:

Das Ziel dieses Teilprojektes besteht in der Etablierung von Methoden zur Bestimmung und Nutzung der Einzelpunktmessunsicherheiten bei flächenhaften Messungen zur Erfassung der zu erwartenden systematischen Gestaltabweichungen aus der Fertigung. Darauf aufbauend soll eine geeignete Methodik zur Beschreibung bzw. Approximation dieser systematischen Gestaltabweichungen mithilfe adäquater Fusions- und Ausgleichsalgorithmen entwickelt werden. Bei diesen Algorithmen ist eine Gewichtung der Einzelmesspunkte in Abhängigkeit ihrer Unsicherheit vorgesehen. Weiterhin sollen Unsicherheitsangaben für die Approximation auf Basis der Residuen und Einzelpunktunsicherheiten ermittelt werden. Mithilfe dieser Informationen erfolgt anschließend eine Optimierung der Messungen durch an die systematischen Fertigungsabweichungen und die Einzelpunktunsicherheiten angepasste Messstrategien. Dies wird durch Optimierung der Anzahl und Verteilung an Einzelpunkten im Fall taktiler Verfahren, der Anzahl und Ausrichtung der Einzelaufnahmen bei dem zu untersuchenden optisch flächenhaften Verfahren sowie durch die gewichtete Fusion von Datensätzen mit abweichenden Orientierungen des Bauteils bei volumetrisch röntgentomografischen Verfahren ermöglicht.

Publikationen:

Metrology for additively manufactured medical implants (MetAMMI); FKZ: 15HLT09


Metrology for additively manufactured medical implants

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Metrology for additively manufactured medical implants
Projektleitung:
Projektbeteiligte:
Projektstart: 1. Juni 2016
Projektende: 31. Mai 2019
Akronym: MetAMMI
Mittelgeber: The European Metrology Programme for Research and Innovation (EMPIR)
URL: https://www.euramet.org/research-innovation/search-research-projects/details/project/metrology-for-additively-manufactured-medical-implants

Abstract:

Additive manufacturing (AM) offers an effective solution in the medical sector. It enables the production, on demand, of customised implants which match the patient’s anatomy, with grafts that promote bone growth, as well as surgical guides that help the surgeons. The objective of this project is to provide a comprehensive basis to enable the safe use of medical AM products. Therefore, within this project off-the-shelf medical devices, patient specific guides and implants manufactured from patient image or numerical model will be qualified. This will guarantee their reliability to notified bodies and facilitate acceptance of AM in the medical sector.

Publikationen:

Fokusabstandsmodulierter fasergekoppelter Konfokalsensor für die Oberflächenmesstechnik (MoKoSens); FKZ: HA 5915/10

Fokusabstandsmodulierter fasergekoppelter Konfokalsensor für die Oberflächenmesstechnik

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

Projektleitung:
Projektstart: 1. Mai 2016
Projektende: 30. April 2019
Laufzeitverlängerung bis: 30. November 2019
Akronym: MoKoSens
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)

Abstract:

Die Miniaturisierung und Mikrostrukturierung komplexer Bauteile und die damit einhergehend immer enger werdenden Fertigungstoleranzen stellen die Messtechnik vor neue Herausforderungen. Mit speziellen Mikro- und Nanokoordinatenmesssystemen ist es heute bereits möglich hochgenaue, dreidimensionale Relativbewegungen zwischen Sensor und Messobjekt in Bereichen von einigen Millimetern und mit Auflösungen im Nanometer- oder Sub-Nanometerbereich zu realisieren. Jedoch besteht noch Bedarf an hochgenauen Sensoren zur Antastung der Messobjekte, die solchen herausfordernden Messaufgaben gewachsen sind.Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Erarbeitung der Grundlagen, die Entwicklung und Untersuchung eines robusten, genauen, hochfrequent fokusabstandsmodulierten, konfokalen Punktsensors sowie dessen Integration und Validierung in einem Nanokoordinatenmesssystem. Durch eine innovative Kombination einer fasergekoppelten konfokalen Beleuchtung und Detektion, einer einstellbaren, akustisch getrieben Gradientenindex-Flüssigkeitslinse (TAG-Linse) zur Modulation des Fokusabstandes und einer für die Konfokalmikroskopie neuartigen Signalauswertung mit Lock-In-Verstärker soll für den Stage-Scanning-Betrieb des Nanokoordinatenmesssystems eine signifikante Steigerung der Genauigkeit und Reduktion der Messunsicherheit und der Messzeit unter Beibehaltung der bekannten Vorteile des konfokalen Messprinzips ermöglicht werden.                             

Publikationen:

Geometrical Product Specification and Verification as toolbox to meet up-to-date technical requirements (GPS-VToolbox); FKZ: 2015-1-PL01-KA202-016875

Geometrical Product Specification and Verification as toolbox to meet up-to-date technical requirements

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

Projektleitung:
Projektbeteiligte: , ,
Projektstart: 1. September 2015
Projektende: 31. August 2018
Akronym: GPS-VToolbox
Mittelgeber: Erasmus+

Abstract:

Die ISO-Normender Geometrischen Produktspezifikation und –verifikation definieren eineinternational einheitliche Symbolsprache, welche es ermöglicht, Anforderungenan die Mikro- und Makrogeometrie eines Produkts, sowie die Anforderungen an diePrüfung derselben, vollständig und eindeutig in der technischen Zeichnungdarzustellen. Dies verhindert Zweideutigkeiten und Inkonsistenzen während derPlanung von Herstellungs- und Inspektionsprozessen und weiterhin zusätzlicheKosten, welche durch zeitaufwändige Absprachen zwischen Kunde und Zuliefererentstehen.

Das GPS-VToolbox-Projekt erarbeitete das innovativeTrainingsangebot „Geometrical Product Specification and Verification as atoolbox to meet up-to-date requirement“ als Blended-Learning-Kurs. Das Curriculum wurde unter Beachtungaktueller Trends in der Ingenieursausbildung und praxisorientierterFallbeispiele erstellt. Basierend auf der Erfahrung der Mitglieder desKonsortiums und insbesondere der Industriepartners VW lässt sich sicherstellen,dass die Firmen und Ingenieure ein qualitativ hochwertiges Trainingsangebot imBereich GPS erwarten.

Der Inhalt wirdin eLearning-Modulen für den webbasierten Zugriff bereitgestellt. DieeLearning-Module bestehen aus beschreibendem Text, welcher (sofern sinnvoll)mit Grafiken, Videos, Animationen, Simulationen, Praxisbeispielen und Aufgabenzum Selbst-Test ergänzt wurde.

Zielpublikum desProjektresultats sind Industriearbeiter und Ingenieure, welche die aktuelleGPS-Dokumentation zur Bestimmung der Anforderungen an hergestellte Bauteile nutzen.Der Nutzungsplan sieht die Verwendung der eLearning-Module für dieBerufsausbildung von Mitarbeitern insbesondere in der Automobil- undLuftfahrtindustrie vor. Über Öffentlichkeitsarbeit, welche von allen Partnernunternommen wurde, wurde das Projekt einer signifikanten Anzahl an Mitgliederndes Zielpublikums vorgestellt. Das hierbei erhaltene Feedback war durchwegspositiv.

Publikationen:

Multi-sensor metrology for microparts in innovative industrial products (Microparts); FKZ: IND59

Multi-sensor metrology for microparts in innovative industrial products

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Multi-sensor metrology for microparts in innovative industrial products
Projektleitung:
Projektbeteiligte: ,
Projektstart: 1. September 2013
Projektende: 31. Mai 2016
Akronym: Microparts
Mittelgeber: Sonstige EU-Programme (z. B. RFCS, DG Health, IMI, Artemis), andere Förderorganisation
URL: https://www.ptb.de/emrp/microparts-home.html

Abstract:

The overall goal of the Joint Research Project is a significant improvement of state-of-the-art measurement capabilities of multi-sensor coordinate measuring machines (CMMs) for microparts used, e.g. in automotive, medical and optical applications. The project will address the specific problems related to dimensional measurements of small complex features at high accuracy and all forms of sensors used for the measurement of microparts will be included. These specific problems have a strong influence on measurement uncertainties. The project will also address the issue of traceability, comparability, handling and fusion of measurement data from multiple sensors, which are important issues for the industrial application of multi-sensor coordinate metrology.

Publikationen:

Dreidimensionale elektrische Antastung für die Mikro- und Nanokoordinatenmesstechnik - 3-D-Tunnelstromtaster (3-D-Tunnelstromtaster); FKZ: HA 5915/4

Kreisförmige Schwingung der Tastkugel in der xy-Ebene an der Seitenwand eines Endmaßes.
Kreisförmige Schwingung der Tastkugel in der xy-Ebene an der Seitenwand eines Endmaßes.

Dreidimensionale elektrische Antastung für die Mikro- und Nanokoordinatenmesstechnik - 3-D-Tunnelstromtaster

(Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

Projektleitung:
Projektbeteiligte:
Projektstart: 1. Januar 2013
Projektende: 1. März 2017
Akronym: 3-D-Tunnelstromtaster
Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)

Abstract:

Die messtechnische Erfassung von Bauteilen der Mikrosystemtechnik und Komponenten mit Mikrostrukturen erfordert Nanometer-aufgelöste 3-D-fähige Messverfahren. Optische Systeme zeigen beugungsbedingt und bei hohen Aspektverhältnissen Einschränkungen. Mikrotaktile Verfahren weisen Defizite bei Auflösung, Messgeschwindigkeit und Tastersteifigkeit auf. Ziel des Forschungsvorhabens ist ein universell einsetzbares, aktives Messsystem mit 3-D-richtungssensitivem und berührungsfreiem Antastverhalten bei Subnanometer-Auflösung, welches mit elektrischer Wechselwirkung im Nahfeldbereich arbeitet. Die Bestimmung des 3-D-Antastvektors ist für Freiformscans und eine aktive Sensornachführung erforderlich und soll mittels mechanischer Modulation erfolgen. Die aktive Sensornachführung dient zur Steigerung der Systemdynamik. Das fundierte Verständnis der Wechselwirkung und der erfassten elektrischen Oberfläche soll durch mathematisch-physikalische Modellierung und über eine simulationsgestützte experimentelle Systemanalyse erlangt werden. Eine antastrichtungsabhängige Formabweichungskorrektur der sphärischen Sonden soll zur Erhöhung der Genauigkeit bei den miniaturisierten Sonden dienen. Modellunterstützt erfolgen eine messtechnische Charakterisierung und eine Unsicherheitsermittlung. Experimentelle Vergleiche mit anderen Antastverfahren der Mikro- und Nanomesstechnik an Demonstratorbauteilen sollen die erzielten Ergebnisse verifizieren.

Publikationen:

Blended Learning course on Measurement Uncertainty for advanced vocational Training (µVoT); FKZ: 2011-1-PL1-LEO05-19870

Blended Learning course on Measurement Uncertainty for advanced vocational Training

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Blended Learning course on Measurement Uncertainty for advanced vocational Training
Projektleitung:
Projektstart: 1. Dezember 2011
Projektende: 30. November 2013
Akronym: µVoT
Mittelgeber: Programm für Lebenslanges Lernen / Leonardo da Vinci

Abstract:

Im Rahmen des internationalen Kooperationsprojekts MUVOT (Blended Learning course on Measurement Uncertainty for advanced VOcational Training) wird ein Kurs zur Vermittlung von Kenntnissen zur Messunsicherheit bereitgestellt und in Pilotkursen erprobt. Zielgruppe des neuen Kursangebots sind Mitarbeiter aus Fertigungsmesstechnik.

Mit dem Projekt SAM-EMU (142922-LLP-1-2008-1-PL-ERASMUS-ECDEM) wurde ein Internet-basierter eLearning Kurs für Studierende an Universitäten geschaffen. Dieser bildet die Basis für die Entwicklung eines Kurses im Projekt MUVOT (Blended Learning course on Measurement Uncertainty for advanced vocational training).

Die Nutzeranalyse im Projekt SAM-EMU zeigte, dass es einen grossen Bedarf nach zielgruppenorientierter und flexibler Ausbildung auf dem Gebiet der Messunsicherheit, besonders auch für Mitarbeiter aus dem industriellen Bereich, gibt. Die Umfrage ergab ebenfalls, dass viele Mitglieder dieser Gruppe weniger mit neuen Lernmethoden wie eLearning vertraut sind, als dies bei Studenten der Fall ist. Im Projekt MUVOT sollen deshalb bewährte Lerninhalte mit weiteren Wissensbausteinen ergänzt und in einer für diesen Bereich neuen Kombination unterschiedlicher Lernformen, wie eLearning und Lernen in Workshopform, bedarfsgerecht für Mitarbeiter aus dem industriellen Bereich zur Verfügung gestellt werden.

Als Kooperation von sechs europäischen Partnern soll MUVOT zu einer Europaweit einheitlichen und fundierten Ausbildung von Messtechnikern beitragen. Es ist vorgesehen, die Resultate in nationale Fortbildungsangebote zu integrieren und ab Ende 2013 als neue Fortbildungsmöglichkeit zur Verfügung zu stellen.

Publikationen:

Metrology to assess the durability and function of engineered surfaces (MADES); FKZ: IND11

Metrology to assess the durability and function of engineered surfaces

(Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

Titel des Gesamtprojektes: Metrology to assess the durability and function of engineered surfaces
Projektleitung:
Projektstart: 1. August 2011
Projektende: 31. Juli 2014
Akronym: MADES
Mittelgeber: Sonstige EU-Programme (z. B. RFCS, DG Health, IMI, Artemis), andere Förderorganisation

Abstract:

MADES aims to develop a holistic, model-driven approach to improve the current practice in the development of embedded systems. The proposed approach covers all phases, from design to code generation and deployment. Design activities will exploit a dedicated language developed as an extension to OMG's MARTE Profile intended to eventually become industry standards, and will foster the reuse of components proposing special means on components sharing including associated models, properties and constraints in order to enforce overall consistency when building a new system. Validation activities play a key role and will include the verification of key properties on designed artefacts, closed-loop simulation based on detailed models of the environment, and the verification of designed transformations. Code generation addresses both hardware description languages and conventional programming languages with features for compile-time virtualisation of common hardware architecture features, including accelerators, memory, multiprocessor and inter-processor communication channels, to cope with the fact that hardware platforms are getting more and more complex. Expected Impact MADES technologies are expected to reduce development costs of complex embedded systems for the Aerospace, Defence and other key European industries, while enabling a next generation of highly complex embedded systems to be developed that are more reliable, yet costing less to maintain and evolve as industry needs change and hardware capabilities increase. New market opportunities for European industries, including SME size technology companies, will appear as companies relying on design and integration of embedded systems in their products are more competitive in global markets through lower costs and improved abilities to deliver new or enhanced products faster to market.

Publikationen:

    Anwenderorientierte Assistenzsysteme zum sicheren Einsatz optischer Abstandssensoren (OptAssyst); FKZ: 13N10384

    Anwenderorientierte Assistenzsysteme zum sicheren Einsatz optischer Abstandssensoren

    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

    Titel des Gesamtprojektes: Anwenderorientierte Assistenzsysteme zum sicheren Einsatz optischer Abstandssensoren
    Projektleitung: ,
    Projektbeteiligte: , ,
    Projektstart: 1. September 2010
    Projektende: 31. August 2014
    Akronym: OptAssyst
    Mittelgeber: BMBF / Verbundprojekt
    URL: http://www.optassyst.de/index.html

    Abstract:

    Im Verbundprojekt soll ein Assistenzsystem für optische Messeinrichtungen entwickelt werden, um dem Anwender eine optimale Nutzung seines Messgerätes zu ermöglichen. Die Implementierung erfolgt als Referenzsoftware bei der PTB und modular bei den teilnehmenden Messgeräteherstellern.

    Publikationen:

    Datenfusion multisensoriell ausgeführter Koordinatenmessungen (BayesMultiKo); FKZ: WE 918/34-1

    Datenfusion multisensoriell ausgeführter Koordinatenmessungen

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Projektleitung: ,
    Projektbeteiligte:
    Projektstart: 1. Januar 2010
    Projektende: 31. August 2013
    Akronym: BayesMultiKo
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    URL: http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/109956736

    Abstract:

    Die ganzheitliche Prüfung mikrotechnischer Bauteile mit hohen Anforderungen an Messgenauigkeit und -geschwindigkeit, der zunehmende Fokus auf Vielpunktmessungen komplexer Objektmerkmale und Freiformflächen sowie oberflächenstrukturbedingt nicht unisensoriell erfassbare Gestalteigenschaften erfordern den Einsatz von multisensoriellen Koordinatenmessgeräten (KMGs). Sie integrieren mehrere verschiedene Messprinzipien in Form von taktilen, optischen oder bildverarbeitenden Sensoren in einem Messgerät. Die Vorteile der einzelnen Sensoren können kombiniert und messaufgabenspezifisch optimale Messabläufe und genaue Messergebnisse erreicht werden. Zur Nutzung der vielfältigen Vorteile der Zusammenführung multisensoriell erfasster Formelementinformationen, fehlt gegenwärtig ein universeller Ansatz für eine emergente Datenfusion. Die für einzelne Sensoren nachgewiesene ausgezeichnete Messgenauigkeit von Multisensor-KMGs ist bisher nicht für fusionierte Messergebnisse bestätigt. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Bereitstellung eines allgemeingültigen (d.h. sensorunabhängigen) Verfahrens zur beständigen sich iterativ selbst optimierenden Datenfusion mittels verteilungsfreier Bayes’scher Statistik für die multisensorielle Koordinatenmesstechnik angewandt auf Bauteile der Mikrosystemtechnik. Dazu werden die in einem Messprozess generierten Beobachtungen eines gemessenen Geometriemerkmals durch zeitdiskrete, nichtlineare, nicht-gauß’sche Differentialgleichungen eines stochastischen Systemmodells mit beliebigen Rauschprozessen beschrieben1. Die Messaufgabe wird hierdurch in ein Schätzproblem für die Modellparameter transformiert, welche auf Basis von Wiederholmessungen ermittelt werden können. Der Einsatz der auch der GUM-konformen Messunsicherheitsermittlung zugrundeliegenden Bayes’schen Schätztheorie lässt erwarten, dass dieses Problem in iterativer, adaptiver Vorgehensweise optimal gelöst werden kann. Nach Abschluss des Forschungsvorhabens wird ein allgemeingültiges, konsistentes, rechnergestütztes Verfahren zur Datenfusion multisensoriell ausgeführter Koordinatenmessungen verfügbar sein, welches für Sensoren unterschiedlicher Wirkprinzipien und Auflösungen das Messergebnis (bestehend aus bestem Schätzwert und Unsicherheit) unter den gegebenen Randbedingungen optimal bestimmt. Das Verfahren erfordert vom Anwender weder das Aufstellen einer Modellgleichung des Messprozesses noch a priori Verteilungsannahmen. Es ermöglicht optimale, momentenbasierte Fusionsstrategien, bei denen Abweichungen sowie die Dynamik des Messprozesses erfasst werden und Vorwissen integriert werden kann.

    Publikationen:

    Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung - - Strategien für das funktionsorientierte optische Prüfen umgeformter Präzisionsbauteile (A06) (TR 73 - A06); FKZ: TRR 73/A06

    Hydra-Streifenlichtprojektionssystem mit Hexapod als Positioniereinheit
    Hydra-Streifenlichtprojektionssystem mit Hexapod als Positioniereinheit

    Strategien für das funktionsorientierte optische Prüfen umgeformter Präzisionsbauteile (A06)

    (Drittmittelfinanzierte Gruppenförderung – Teilprojekt)

    Titel des Gesamtprojektes: Umformtechnische Herstellung von komplexen Funktionsbauteilen mit Nebenformelementen aus Feinblechen - Blechmassivumformung -
    Projektleitung:
    Projektbeteiligte: ,
    Projektstart: 1. Januar 2009
    Projektende: 31. Dezember 2012
    Laufzeitverlängerung bis: 31. Dezember 2020
    Akronym: TR 73 - A06
    Mittelgeber: DFG / Sonderforschungsbereich / Transregio (SFB / TRR)
    URL: https://www.tr-73.de/

    Abstract:

    Um die Anforderungen für die Messung der Blechmassivumformteile mit feinenNebenformelementen zu erfüllen, also lokal ausreichend hohe Auflösung, großerMessbereich, kurze Mess- und Prüfzeiten sowie Variantenflexibilität zugewährleisten, wurde in der ersten Phase das neuartige Sensorkonzept der mehrskaligenMulti-Komponenten-Streifenprojektion mit unterschiedlichen Messbereichenerarbeitet. Ziel der zweiten Phase war es, eine robuste, bedienerunabhängigefertigungsnahe Messung für die Blechmassivumformung zu realisieren. Hierfürwurden Strategien zur Kalibrierung des Messsystems erarbeitet, die eineDatenfusion nach einer Neupositionierung der Sensoren ermöglichen. Zusätzlichwurden aufbauend auf den bisherigen Ergebnissen Methoden erforscht, wie weitereMessverfahren, z. B. endoskopische Streifenprojektion (Teilprojekt B6),Fokusvariation oder rasternde Messungen mit hochauflösenden optischen Sensoren,die mit der Streifenprojektion kombiniert werden können.

    In der gegenwärtigen dritten Phase wird auf Basis der bisherigen Ergebnisseder durchgängige automatisierte Messprozess komplettiert. Hierzu wird in einemersten Schritt eine vollautomatische und bedarfsgerechte Kalibrierung für dasmehrskalige Multisensor-Messsystem untersucht und entwickelt. Damit könneneinerseits die derzeit noch erforderlichen, manuellen Eingriffe in diePositionierung und Digitalisierung des eigens erarbeiteten Kalibrierkörpersersetzt werden und anderseits die Bestimmung des notwendigenKalibrierintervalls durch Methoden zur Bewertung der Kalibrierqualität unddaraus abgeleitete Kalibrierintervalle wissenschaftlich begründet werden. Ineinem zweiten Schritt gilt es, die gleichzeitige Erfassung von diffus undgerichtet reflektierenden Oberflächen zu ermöglichen. Insbesonderehochreflektive Bereiche lassen sich auf Grund der Überbelichtung mit demStreifenlichtprojektionsverfahren nicht ausreichend sicher erfassen. Auf Basisder Analyse des Einflusses der Reflektivität und der Neigungswinkel derOberflächen auf das Messergebnis, wird ein Messsystem und -verfahren zursimultanen Streifenlichtprojektions-messung und deflektometrischen Messung vongerichtet reflektierenden Bereichen untersucht und entwickelt. Weiterhin istder Einfluss des prozessbedingten Restschmierstoffs auf die Messergebnisse zubestimmen, indem die Eigenschaften der auftretenden Dünnschichten auf demBauteil auf Grundlage verschiedener Schmierstoffmischungen hinsichtlich derSchichtausbildung und Verteilung der Schmierstoffe vor und nach der Umformunguntersucht werden. Dies ermöglicht die Bestimmung und Korrektur der lokalen,systematischen Messabweichung durch den Schmierstofffilm.

    Publikationen:

    Genauigkeitssteigerung von Koordinatenmessungen durch Korrektur in modularen Abweichungsfeldern (Modulare Abweichungsfelder); FKZ: WE 918/31-1

    Genauigkeitssteigerung von Koordinatenmessungen durch Korrektur in modularen Abweichungsfeldern

    (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

    Projektleitung: ,
    Projektbeteiligte: , , ,
    Projektstart: 1. April 2008
    Projektende: 31. Juli 2012
    Akronym: Modulare Abweichungsfelder
    Mittelgeber: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
    URL: http://gepris.dfg.de/gepris/projekt/28997130?language=de

    Abstract:

    Systematische Abweichungen von Koordinatenmessungen werden großenteils verursacht durch Abweichungen in Aufbau und Komponenten des Messgerätes. Die derzeit angewandte rechnerische Korrektur der Wirkung geometrischer Geräteabweichungen in den Antastpunkten mildert deren Einfluss, jedoch ist der Aufwand dafür hoch (zeitintensive Aufnahme des Abweichungsfeldes im gesamten Messbereich, vergleichsweise großes und damit teueres kalibriertes Normal). Unvermeidlich sich mit der Zeit verändernde Einflüsse verschlechtern die aus dem Abweichungsfeld abgeleiteten Korrekturwerte. Damit bedarf dieses Verfahren zum nachhaltigen Steigern der Genauigkeit von Koordinatenmessgeräten einer praxisgerechten Verbesserung.Ziel des Forschungsvorhabens ist das Bereitstellen einer effizienten, praxisgerechten Methode zum zeitoptimierten und beständigen sich iterativ selbst optimierenden Korrigieren der Antastpunkte und eines rechnergestützten Verfahrens zur Unterstützung des Bedieners.Dafür wird der Messbereich nach einer Analyse des Verlaufs der Komponentenabweichungen in modulare Abweichungsfelder unterteilt. Diese werden so definiert, dass darin jeweils die Abweichungen annähernd konstant sind oder sich linear mit der Position auf einer Koordinatenachse ändern. Die Abweichungen werden anhand von wiederkehrenden Messungen an einfachen kalibrierten Normalen bei unterschiedlichen Messstrategien während des Betriebes von Zeit zu Zeit aktualisiert. Auf der Basis dieser Referenzmessungen unter Einführen von ähnlichkeitsbedingungen werden modellgestützte Simulationen zum Ermitteln der aufgabenspezifischen Messunsicherheit erarbeitet. Eine objektorientierte Datenbank unterstützt den Bediener bei der Planung und Durchführung der Messung und Ermittlung der Messunsicherheit.

    Publikationen:

      Im Bereich der Qualitätswissenschaft wurden unter der Leitung von Heiner Otten (Hon.-Prof. Dr.-Ing.) bis zum 30.09.2018 am Lehrstuhl für Fertigungsmesstechnik folgende Forschungsprojekte bearbeitet:

      Kompetenz- und Analyseprojekt für die datengetriebene Prozess- und Produktionsoptimierung mittels Data Mining und Big Data (EFRE Bayern, E|ASY-Opt, TP QW)

      Verbundkoordinator

      Jörg Franke, Prof. Dr.-Ing. , Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

      Projektbearbeitung

      Projektbeschreibung

      Im Rahmen des Projekts E|ASY-Opt werden Unternehmen bei der Implementierung und Anwendung von Data-Mining-Methoden, sowie der Analyse von komplexen Prozesszusammenhängen unterstützt. Hierbei dienen produkt- und branchenübergreifende Methoden zur Steigerung des Prozessverständnisses und zur Senkung der Fehler- und Ausschusskosten.

      Hier setzt die Professur für Qualitätswissenschaft an. Wir entwickeln neue Strategien und Methoden zur Realisierung einer gelebten Digitalisierung für komplexe Porzesse im Unternehmen sowohl auf menschlicher als auch auf technischer Kommunikationsebene. Hierfür ist die Orientierung an der Praxis unerlässlich, um wirklich akzeptierte und auf jeder Ebene gewinnbringende Ergebnisse zu erreichen.

      Aus diesen Gründen gehen wir in die Tiefe und interessieren uns im Detail für den aktuellen Digitalisierungsstand in deutschen und besonders bayerischen Unternehmen. Dabei ist wichtig, welche Produktions- und Prozessdaten aktuell bereits zur Verfügung stehen, in welcher Form und welchen Datenformaten diese gespeichert werden, wie die Datendurchgängigkeit für wichtige Prozesse gestaltet ist und diese somit genutzt werden können und welche Bereitstellungs- und Visualisierungswerkzeuge eingesetzt und für sinnvoll erachtet werden.

      Demgegenüber steht die Zukunftsvisionsfrage, wie neue Produkte und die damit verbundenen Prozesse mittels Daten- und Informationsanalysen qualitativ besser designt und umgesetzt werden können.  Dabei ist besonders das Zusammenspiel der drei Relationspaare Mensch-Mensch, System-System und Mensch-System ein wichtiger Erfolgsfaktor, den es in einem zu entwickelnden QMS zu berücksichtigen gilt. Um die herausfordernde Lücke zwischen dem Stand der Technik und der Zukunftsvision zu schließen, ist es unser Ziel, ein QMS zu entwickeln, welches das vorhandene Wissen von Mensch und technischem System und dessen Austausch flexibel harmonisiert, um so Aufwand zu minimieren bei gleichbleibender hoher oder verbesserter Qualität.

      Förderung

      Dieses Forschungsprojekt wird seit 2017 durch die Regierung von Mittelfranken im Rahmen des Verbundprojektes „E|ASY-Opt – Kompetenz- und Analyseprojekt für die ‚datengetriebene Prozess- und Produktionsoptimierung mittels Data Mining und Big Data'“ gefördert.

      Projektträger

      EFRE Bayern

      Projektpartner

      FAU, Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik

      FAU, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik

      FAU, Lehrstuhl für Konstruktionstechnik

      FAU, Lehrstuhl Informatik 6: Datenmanagament

      FAU, Lehrstuhl Wi3: IT-Management

      Robert Bosch GmbH, Werk NuP1

      DEE Dräxlmaier Elektrik- und Elektroniksysteme GmbH

      SASSE Elektronik GmbH

      AKE-technologies GmbH

      UWF GmbH

      SINTEC Informatik GmbH

      DETEKTOR

      Ingenieurbüro Zilk GbR

      iba AG

      Laufzeit

      01.01.2017 bis 31.12.2020

      Projekthomepage

      • offizielle Projekthomepage

      Effiziente Signal- und Leistungsvernetzung in mechatronischen Systemen (EFRE Bayern, E|Connect, TP QW)

      Verbundkoordinator

      Jörg Franke, Prof. Dr.-Ing. , Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

      Projektbearbeitung

      Projektbeschreibung

      Im Rahmen des EU-Projektes E|Connect werden praxisnahe Lösungen zur Bewältigung zukünftiger Herausforderungen im Bereich Bordnetze entwickelt. Im Zeitalter der Elektrifizierung und des autonomen Fahrens steigen die Sicherheitsanforderungen an das Fahrzeug, insbesondere an das Bordnetz. Tritt ein Problem im Bordnetz auf, müssen relevante Produkt- und Prozessdaten direkt zur Verfügung stehen. Mit Echtzeit-Informationen und kurzen Regelkreisen können die Problemursachen zurückverfolgt und abgestellt werden, sodass die Etablierung einer durchgängigen Prozessdatenkette eine zunehmende qualitäts- und sicherheitsrelevante Bedeutung einnimmt.

       

      Die Bordnetzherstellung und die damit verbundenen Prozesse weisen somit eine hohe Komplexität auf, die mit konventionellem Prozessmanagement und Qualitätsmanagement Methoden nicht mehr beherrschbar ist. Hier setzt die Professur für Qualitätswissenschaft an. Wir entwickeln neue Ansätzen zur Analyse und Regelung dieser komplexen und vernetzten Prozesse. Hierbei liegt der Fokus auf der Etablierung einer durchgängigen (schnittstellen-harmonischen) Prozessdatenkette zur Erhöhung der Prozess- und Produktqualität. Die entwickelten Qualitätsmanagementansätze sind somit an die spezifischen Anforderungen der Bordnetzherstellung angepasst und greifen auf innovative Analyse- und Regelungsmöglichkeiten im Rahmen der Digitalisierung zurück (bspw. Prädiktives Qualitätsmanagement durch Advanced Analytics.)

      Förderung

      Dieses Forschungsprojekt wird seit 2017 durch die Regierung von Mittelfranken im Rahmen des Verbundprojektes „E|Connect – effiziente Signal- und Leistungsvernetzung in mechtronischen Systemen“ gefördert.

      Projektträger

      EFRE Bayern

      Projektpartner

      FAU, Lehrstuhl für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik

      FAU, Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik

      FAU, Lehrstuhl für Korrosion und Oberflächentechnik

      AUTEC Sondermaschinenbau GmbH, Amberg

      cwhpro, Bad Staffelstein

      KTS Kabel Technik Schwab, Neustadt am Main

      Innotech Sondermaschinenbau GmbH, Lichtenfels

      GB Gebro, Ipfhofen

      Schambeck Holding GmbH, Oberschneiding

      cmore Automotive GmbH, Lindau

      NPW-Neukirchen Schubert GmbH&Co. KG, Neukirchen am Brand

      Groninger &Kahla, Lauf a.d. Pegnitz

      artec Systems GmbH & Co. KG; Markt Erlbach

      Comline Elektronik Elektrotechnik GmbH, Wackersdorf

      Dumps electronik e.K. Röhrnbach

      J.Weinzierl GmbH, Rattenkirchen

      LM-Therm Elektrotechnik AG, Aldersbach

      b-plus GmbH, Deggendorf

      Laufzeit

      01.10.2017 bis 30.04.2021

      Im Bereich der Qualitätswissenschaft wurde in der Vergangenheit unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. Tino Hausotte folgendes Forschungsprojekt bearbeitet:

      Qualitätstechniken (QTeK); FKZ: 04-03-14Hau1

      Qualitätstechniken

      (Drittmittelfinanzierte Einzelförderung)

      Projektleitung:
      Projektbeteiligte:
      Projektstart: 1. August 2013
      Projektende: 31. August 2014
      Akronym: QTeK
      Mittelgeber: Virtuelle Hochschule Bayern
      URL: http://univis.uni-erlangen.de/form?dsc=go&to=search/lectures&what=Qualit%E4tstechniken%20-%20QTeK%20-%20vhb

      Abstract:

      Kompetenzen im Bereich des Qualitätsmanagements stellen eine wichtige Schlüsselqualifikation dar. Daher können Teilnehmende am E-Learning-Kurs QTeK Kenntnisse über Qualitätstechniken und organisatorisches Wissen zum Qualitätsmanagement erwerben. Neben der theoretischen Wissensvermittlung werden konkrete Anwendungsbeispiele behandelt, um einen Überblick über qualitätsbezogenes Handeln in der betrieblichen Praxis zu ermöglichen. Ergänzend zu den Modulen bestehen verschiedene Möglichkeiten, um den Stoff zu vertiefen. Zum einen enthält jedes Modul Aufgaben zur Selbstkontrolle, mit denen aktuelle Lerninhalte rekapituliert und das eigene Verstehen überprüft werden können. Zum anderen können umfangreichere Aufgaben online gelöst werden, die automatisch vom Ilias-System und von Tutoren bewertet werden. Die virtuelle Vorlesung erstreckt sich über das ganze Semester und umfasst elf aufeinander aufbauende Module und zwei Zusatzmodule. Während des gesamten Kurses stehen die Tutoren als Ansprechpartner bei inhaltlichen oder technischen Problemen zur Verfügung. Daneben besteht die Möglichkeit zum Austausch mit anderen Studierenden und mit dem Tutor in Diskussionsforen. Bei Bestehen der schriftlichen Prüfung erhalten die Teilnehmenden einen benoteten Schein. Die Teilnahme wird mit 2 SWS bzw. 3 ECTS anerkannt. Alternativ kann ein unbenotetes Teilnahmezertifikat ausgestellt werden, wenn die im Kurs gestellten Aufgaben erfolgreich bearbeitet wurden. Eine Teilnahme an der Prüfung ist dann nicht erforderlich. Folgende Lernziele werden mit QTeK verfolgt:

      • Studierende können die Motivation, Ziele, Grundsätze und Strategien des prozessorientierten Qualitätsmanagements darlegen.
      • Die Teilnehmenden können die Werkzeuge, Techniken und Methoden des Qualitätsmanagements entlang des Produktlebenszyklus darstellen.
      • Die Qualitätsmethoden, -techniken und –werkzeuge können auf ein anderes Problem übertragen und mit deren Hilfe Probleme analysiert werden.
      • Statistische Auswertungen können interpretiert und neue Probleme auf statistische Auffälligkeiten getestet werden.
      • Statistische Versuchspläne können auf praktische Probleme übertragen und aus den Ergebnissen die Zusammenhänge und Einflüsse der Faktoren interpretiert werden.
      • Die Studierenden sind in der Lage, Prozesse mit Hilfe der statistischen Prozesslenkung (SPC), Qualitätsregelkarten und Prozessfähigkeitsindizes zu beschreiben.
      • Sie können die Zuverlässigkeit von Systemen berechnen sowie den Aufbau und die Einführung von Qualitätsmanagementsystemen darlegen.

      Publikationen: