Abgeschlossene Projekte

Optimale Lebensdauertestplanung durch Berücksichtigung von Vorkenntnissen aus stochastischen Betriebsfestigkeitssimulationen

Martin Dazer, Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH

Eine zielgerechte Zuverlässigkeitstestplanung kann nur erfolgen, wenn bereits belastbares Vorwissen über das produktspezifische Ausfallverhalten vorliegt. Im Rahmen dieses Projekts wird dieses aus stochastischen Betriebsfestigkeitssimulationen gewonnen. Dabei werden systematische Unsicherheiten mit Wahrscheinlichkeits-funktionen modelliert und eine virtuelle Weibullverteilung generiert. Mit diesem virtuell ermittelten Vorwissen soll es ermöglicht werden, Empfehlungen für die Auswahl einer optimalen Teststrategie zu geben.

 


Kostenbezogene Zuverlässigkeitsentwicklung

Zielgrößen wie insb. die Verfügbarkeit (A) und die Zuverlässigkeit (R) werden ausgehend von funktionsbezogenen Kundenwünschen kostenoptimal (€) definiert, die Auswirkung geeigneter Instandhaltungsstrategien auf das Geschäftsmodell untersucht und die Geschäftsmodellwahl unterstützt. Die Symbiose aus Stakeholdern, Werten, Funktionen und Budget im Zuverlässigkeitskontext steht im Fokus der Untersuchung.



Simulationsmethodik zur Zuverlässigkeitsanalyse von Zylinderkurbelgehäusen

Zur Auslegung von Zylinderkurbelgehäusen wird eine Methode entwickelt, die es erlaubt, bereits in frühen Phasen der Entwicklung Auskunft über die Zuverlässigkeit der Zylinderkurbelgehäuse zu geben. Basis der Berechnung sind Belastungskollektive aus dem Fahrbetrieb sowie experimentell ermittelte Werkstoffdaten. Durch Verknüpfung und Abgleich von Berechnung und Feld-Analyse soll eine durchgängige Strategie zur Zuverlässigkeitsanalyse entwickelt werden.



Robust Design in Nutzfahrzeugbremssystemen

Auf Basis von Elementen der Robust Design-Methodik (Axiomatic Design und Taguchi) wird eine ganzheitliche Methode zum Gestalten von robusten und zuverlässigen Komponenten von Nutzfahrzeug-bremssystemen entwickelt.

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Planung von Lebensdaueruntersuchungen

Durch Entwicklung einer Methodik zur beschleunigten Erprobung von NKW-Bremssystemen soll deren Zuverlässigkeit untersucht werden. Neben End-of-Life Tests werden auch Zuverlässigkeitsnachweise (Reliability Demonstration Tests) und Voruntersuchungen geplant. Parallel dazu wird eine Vorgehensweise aufgezeigt, wie für zukünftige Projekte entwicklungsbegleitend die Zuverlässigkeit der Systeme nachgewiesen werden kann.

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Möglichkeiten zur Berechnung der Zuverlässigkeit mit simulierten Lebensdauern in frühen Entwicklungsphasen

Beschreibung und Ermittlung des Ausfallverhaltens von Maschinenelementen auf Basis von simulierten Lebensdauerdaten, unter Berücksichtigung von Fertigung-, Gestalt-, Werkstoff- und Belastungsstreuungen. Ziel ist die Ermittlung der Zuverlässigkeit um entsprechende Verbesserungsmaßnahmen zur Erreichung des geforderten Zuverlässigkeitsziels einzuleiten.



Fahrdrahtlose Energieübertragung bei Schienenfahrzeugen

Der Next Generation Train (NGT) ist ein Schienenfahrzeug im Hochgeschwindigkeitspersonenverkehr. Aufgabe dieses Teilprojekts des DLR@UNI-Projekts sind eine grundlegende Machbarkeitsstudie für die Integration eines induktiven Energieübertragungssystems, Systemzuverlässigkeits- und Instandhaltungsaufwandsabschätzung und die Fahrzeug- bzw. Streckenintegration.



Zuverlässigkeit von Radial-Wellendichtringen (RWDR)

Ziel ist die Entwicklung von Methoden und Modellen zur Abschätzung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Tribosystems Radial-Wellendichtring (RWDR). Als Grundlage dient die Auswertung von Felddaten und Prüfstandsversuchen aus der Industrie und Prüfstandsversuche am Institut.

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Gezielte vorbeugende Wartung durch automatisierte Zustandsbeobachtung

Durch Anwendung stochastischer Netzverfahren für die Modellierung und der Monte-Carlo-Simulation sollen Instandhaltungsstrategien von Werkzeugmaschinen analysiert und optimiert werden. Dabei werden vielfältige Abhängigkeiten zwischen den Kompo- enten, unterschiedliche Instandhaltungsmaßnahmen, die Belastungshistorie sowie die entstehenden Kosten berücksichtigt.

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Zuverlässigkeit in der digitalen Gesamtfahrzeugabsicherung

Aufzeigen von Möglichkeiten und Grenzen der digitalen Fahrzeugabsicherung. Modell zur Ermittlung von Absicherungslücken in der Fahrzeugentwicklung. Ermittlung der Auswirkung von Bauteildegradation auf den Fahrkomfort mittels Simulation. Beschreibung der Ausfallwahrscheinlichkeit von Gesamtfahrzeugfunktionen am Beispiel Fahrkomfort.



Zuverlässigkeit von Halbleitern im elektrischen Antriebsstrang

Modellierung eines ganzheitlichen Ansatzes zur Ableitung der Halbleiterbeanspruchung aus der Fahrzeugbelastung. Entwicklung einer strukturierten Methode zur Zuverlässigkeitsabsicherung von Halbleitern in einem elektrischen Antriebsstrang. Neue Ansätze zur Kombination von „health monitoring“ und nutzungsdaueroptimierten Zuverlässigkeitskonzepten zur Verhinderung von ermüdungsbedingten Ausfällen im Fahrzeug.



Präventive Diagnose

Durch Modellierung von Verschleißausfällen und die Entwicklung einer statistischen Methode soll ein zuverlässigkeitsbasiertes Prognoseszenario für Fahrzeugkomponenten ermöglicht werden. Es wird somit das Liegenbleiben von Nutzfahrzeugen im Feld reduziert.



Zuverlässigkeitsanalyse und –testplanung für Start-Stopp Starter

Entwicklung einer durchgängigen Methodik zur Ermittlung der Zuverlässigkeit von Start-Stopp-Startern unter Berücksichtigung von Feldbelastungen, Planung von Versuchen zur Ermittlung der Zuverlässigkeit, Anpassung und Verwendung von Raffungsmodellen zur Reduktion von Testzeiten, Einbeziehung von Tests auf Komponentenebene sowie Nachweis der geforderten Mindestsystemzuverlässigkeit durch statistische Beschreibung des Ausfallverhaltens.

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Zuverlässigkeit von hydraulischen Antrieben

Durch Auswertung von Prüfstandsversuchen soll die Entwicklung von Modellen und Methoden zur Abschätzung der Lebensdauer von hydraulischen Antrieben vorangetrieben werden.



Kooperation mit CERN

Beratung bezüglich verschiedener Aspekte der Zuverlässigkeit der Schutzeinrichtungen des Teilchenbeschleunigers Large Hadron Collider (LHC) (CERN: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)



Kooperation mit koreanischem Institut KIMM

Beratung bezüglich verschiedener Aspekte der Zuverlässigkeitstestplanung unter Berücksichtigung unterschiedlicher Komponenten und Systeme. (KIMM: Korea Institute of Machinery and Materials, staatliches Prüf-und Zertifizierungsinstitut)



Strukturierte Erfassung und Auswertung der Zuverlässigkeit von Methoden für "Design for Reliability"

Auf Basis von Anwendungsfällen werden der Bedarf und die Anforderungen an Methoden für Zuverlässigkeit ermittelt. Dem wird der Stand der Technik im Bereich der Zuverlässigkeitsmethoden gegenübergestellt. Danach werden die Verbesserungs- und Übertragungspotentiale für Methoden aufgezeigt. Die Studie konzentriert sich auf die Antriebskomponenten der Getriebe, insbesondere Zahnräder und Lager. Das Projekt ist eine Kooperation mit dem Lehrstuhl für Produktentwicklung (TU München).



Aktives Semantisches Zuverlässigkeitsnetz

Entwicklung eines Aktiven Semantischen Zuverlässigkeitsnetzen (ASZ) zur Analyse der Zuverlässigkeit mit Berücksichtigung von Kosteneinflüssen

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Ermittlung einer Öllebensdauerformel für Industriegetriebe

Garantieforderungen der Anwender über einen längeren Zeitraum gewinnen zunehmend an Bedeutung, so dass Aussagen über die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems eines Getriebes einschließlich der Schmierung nötig sind. Ebenso ist ein Trend zu beobachten, Systeme mit Lebensdauerschmierung ohne Ölwechsel auszustatten.

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Satz von Bayes bei der Zuverlässigkeitstestplanung

Vergleich der Möglichkeiten zur Reduktion des Prüfaufwands bei Zuverlässigkeitstests durch die Berücksichtigung von Vorwissen mittels des Satzes von Bayes. Untersuchung verschiedener Ansätze: Verfahren nach Beyer-Lauster, Kleyner und Kececioglu bzw. Weibayes Methode. Entwicklung einer praktikablen Methode zur Nutzung von Zuverlässigkeitsgrößen aus der Vergangenheit.

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Bestimmung der Zuverlässigkeit von Baugruppen und Produktionsanlagen

Ausgehend von einer Industriebefragung soll eine verbesserte Methode zur Berechnung der Gesamtzuverlässigkeit bzw. der Ausfallwahrscheinlichkeit von Produktionsanlagen entwickelt werden.

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Anwendung stochastischer Netzverfahren zur realitätsnahen Analyse der Zuverlässigkeitskennwerte technischer Systeme

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Anwendung stochastischer Netzverfahren zur realitätsnahen Analyse der Zuverlässigkeit und der Verfügbarkeit technischer Systeme. Bestehende Abhängigkeiten zwischen den Systemkomponenten, die Instandhaltungsstrategie sowie die Kostenaspekte beim Betrieb werden bei der Analyse berücksichtigt. Der Schwerpunkt des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung des realitätsnahen Systemmodells und eines geeigneten Analyseverfahrens.

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Rechnerische Simulation zur betriebsfesten Auslegung von Komponenten des Common Rail Diesel Einspritzsystems

Für das Common Rail Einspritzsystem wird ein Modell zur rechnerischen Simulation von Lastkollektiven, die auf im Feld gemessenen Beanspruchungskollektiven beruhen, erarbeitet. Hierzu werden sowohl Fahrer, Fahrstrecke als auch Motor einbezogen. Mittels Parametervariation sollen die Einflüsse auf die Ausfallwahrscheinlichkeit der Common Rail Komponenten untersucht werden.

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Versuchsplanung für den Zuverlässigkeitsnachweis von Automatgetrieben in Nutzfahrzeugen

Für ein Nutzfahrzeuggetriebe soll aufgezeigt werden, wie von der Definition der Zuverlässigkeit in der Konzeptphase, nach und nach die erforderliche Zuverlässigkeit von Komponenten und Getriebe in der Entwicklungsphase, bis hin zur Nutzungsphase versuchstechnisch nachgewiesen werden kann.

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Zuverlässigkeitsmethoden für frühe Entwicklungsphasen mechatronischer Systemumfänge

Zuverlässigkeitsaussagen für ein Produkt sind zwingend notwendig und werden vom Kunden auch gefordert. Bisher können Aussagen zur Zuverlässigkeit eines Bauteiles oder von ganzen Baugruppen erst in den späten Phasen des Entwicklungsprozesses, d. h. in der Ausarbeitungsphase bei Vorliegen des detaillierten Entwurfs oder bei der Erprobung erfolgen. Hierfür existieren verschiedene qualitative und quantitative Methoden und Verfahren, um die Zuverlässigkeit "im Nachhinein" zu bestimmen.

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Ermittlung / Verifizierung von Lastkollektiven und Zuverlässigkeitsmethoden

Einfluss der Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors auf die Zuverlässigkeit von Fahrzeuggetrieben und anderen Antriebsstrangkomponenten.

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Erstellung einer zukunftsorientierten Zuverlässigkeitsdatenbank für die methodische Konstruktion.

 

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Aufbau eines firmenspezifischen Systems zur Bestimmung der Zuverlässigkeit der Produkte

Verzahnung mit Sensortechnik-Diagnosesystem, Berechnungsalgorithmen und Produktgestaltung.

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Strukturierung und Bewertung von Eingangsdaten für Zuverlässigkeitsanalysen

Die Qualität der Produkte ist in den letzten Jahren ein wichtiges Entwicklungskriterium. Dies liegt zum einen an den Qualitätsansprüchen der Kunden, die ein funktionierendes langlebiges Produkt kaufen wollen, zum Anderen aber auch an den gesetzlichen Bestimmungen, die z. B. in den USA durch die Produkthaftung bestehen. Eine aussagekräftige Untersuchung der Zuverlässigkeit hängt in starkem Maße von den verwendeten Eingangsdaten ab.

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Zuverlässigkeitsvergleich eines pneumatischen und eines elektrischen Bremssystems

Die Zuverlässigkeit von Systemen in Nutzfahrzeugen müssen hohe Anforderungen erfüllen, da ungeplante Stillstandszeiten vermieden werden müssen. Als Vergleichsbasis dienen dazu bisherige Systeme, deren Zuverlässigkeit möglichst übertroffen werden sollen.

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Gezielte vorbeugende Wartung durch automatisierte Zustandsbeobachtung

Im Wettbewerb des produzierenden Gewerbes steigen Kostendruck und Qualitätsansprüche stetig. Werkzeugmaschinen binden dabei ein beträchtliches Anlagenkapital, um die Rentabilität einer solchen Investition zu gewährleisten, ist eine hohe Verfügbarkeit erforderlich. Innerhalb der Unternehmen gewinnt die Instandhaltungsstrategie daher zunehmend an Bedeutung. Wichtige Maßnahmen für die Verkürzung von Stillstandszeiten sind dabei die Zustandsüberwachung und die Diagnose.

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Entwicklung von Konzepten und Methoden zur Ermittlung der Zuverlässigkeit mechatronischer Systeme in frühen Entwicklungsphasen

Die Zuverlässigkeit eines Produkts wird durch die Wahrscheinlichkeit beschrieben, mit der es während einer definierten Zeitdauer unter gegebenen Funktions- und Umgebungsbedingungen nicht ausfällt. Die Zuverlässigkeit ist damit als zeitabhängige Komponente der Qualität anzusehen, die unmittelbar die Funktionsfähigkeit eines Produkts beschreibt. Sie stellt dadurch eine wesentliche Produkteigenschaft dar.

Bisherige Zuverlässigkeitsoptimierungen erfolgten in den späten Entwicklungsphasen.

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