Virtual and experimental tolerance analysis of deviated assembly groups
Third Party Funds Group - Sub project
Start date : 01.06.2016
End date : 31.05.2019
Extension date: 31.12.2019
Website: https://www.for2271.tf.fau.de/startseite/for-2271-tp1/
Overall project details
Overall project
FOR 2271: Prozessorientiertes Toleranzmanagement mit virtuellen Absicherungsmethoden (FORTol)
June 1, 2016 - Aug. 14, 2023
Overall project speaker:
Project details
Short description
Short description
The aim of the research project is to enable a process-oriented tolerancing, which considers all geometric deviations and their various sources as well as measurement uncertainties, by providing the required methods and tools. In order to achieve this goal, particularly the research challenges regarding the best practice for process-oriented tolerance specification, regarding the integration of various kinds of geometric deviations in tolerance simulation models and regarding the use of tolerance simulation results for optimized tolerance allocation and process design are answered. This is achieved by performing virtual tolerance analysis, which are validated by experimental tolerance evaluations on the demonstrator system of the research group. For this purpose, tolerance simulation models are developed, which overcome the shortcomings of established tolerance and deviation representation schemes, and based on the obtained tolerance simulation results, approaches for the specification of functional tolerances, which are manufacturable and measurable, and for the identification of robust process windows are provided.
Beside the development of virtual tools for the tolerance analysis and their validation, methods and best practices for the integrated and holistic tolerance management are provided, which consider the characteristic features of computer-aided engineering tools and which will be checked in cooperation with the partners of the research group.
Thus, the main benefit of the research project is a procedure for process-oriented tolerancing, which allows the holistic consideration of various kinds and sources of geometric deviations already during product development as well as the identification of relevant process and operating parameters. Based thereon, manufacturing, assembly, and inspection processes can be systematically optimized, costs can be saved and the time-to-market can be shortened.
Scientific Abstract
Die Zielsetzung des Teilprojekts ist die Ermöglichung einer prozessorientierten Tolerierung, bei der alle geometrischen Abweichungen sowie ihre unterschiedlichen Ursachen sowie Messunsicherheiten berücksichtigt werden, und die Bereitstellung von hierzu notwendigen Methoden und Werkzeugen. Zur Erreichung dieses Ziels werden im Rahmen des Teilprojekts besonders die wissenschaftlichen Fragestellungen bezüglich der Vorgehensweise zur prozessorientierten Toleranzvergabe, der Integration von verschiedensten Abweichungsinformationen in Toleranzsimulationen und der Nutzung von Toleranzsimulationsergebnissen für eine optimierte Toleranzvergabe und Prozessauslegung beantwortet.
Hierzu werden im Rahmen des Teilprojekts virtuelle Toleranzuntersuchungen durchgeführt, die durch experimentelle Toleranzanalysen am Demonstrator der Forschergruppe validiert werden. Hierfür werden zunächst Toleranzsimulationsmodelle entwickelt, die die Unzulänglichkeiten etablierter Toleranz- und Abweichungsrepräsentationsformen überwinden, und auf Basis deren Ergebnisse Strategien für eine funktions-, fertigungs- und prüfgerechte Toleranzvergabe sowie für die Identifikation robuster Prozessfenster bereitgestellt.
Neben der Entwicklung von Werkzeugen für die Toleranzsimulation und deren Validierung werden zudem auch Methoden und Vorgehensweisen für das durchgängige Toleranzmanagement, welche die Besonderheiten entwickelter Toleranzsimulationswerkzeuge berücksichtigen, erarbeitet und in Zusammenarbeit mit den Partnern der Forschergruppe auf ihre Eignung hin geprüft.
Wesentlicher Gewinn des Teilprojekts ist somit eine Vorgehensweise, die es erlaubt während der Produktentwicklung prozess- und betriebsbedingte Ursachen für geometrische Abweichungen zu berücksichtigen und aufbauend auf den Ergebnissen Rückschlüsse auf relevante Prozess- und Betriebsparameter zu ermöglichen, sowie entwickelte Toleranzsimulationswerkzeuge für die ganzheitliche Toleranzvergabe. Hiermit können Fertigungs-, Montage- und Prüfprozesse gezielt optimiert und Fertigungskosten gesenkt sowie Produkteinführungszeiten verkürzt werden.
