Entwicklungsbegleitende Prüftechnik 01.08.2017, 00:00 Uhr

Realitätsnahe Komponententests zur Unterstützung der Produktentwicklung bei der Validierung von Power-Tools

Die Dynamik des Antriebsstrangs eines Power-Tools auf die unterschiedlichen Anwendungsfälle abzustimmen ist schwierig. Beispielsweise wird die Dynamik über die Eigenschaften der Lagersitze, wie Elastizität und Dämpfung, stark beeinflusst. Der Lösung dieser Herausforderung widmet sich dieser Beitrag, der eine Methode beschreibt, wie exemplarisch am Winkelschleifer die Antriebsstrangdynamik für die unterschiedlichen Anwendungsfälle optimal bestimmt werden kann. Dies ist früh im Entwicklungsprozess möglich, noch bevor das zu entwickelnde Gerät prototypisch komplett vorliegt. Gleichzeitig wird mit diesem Ansatz das Frontloading im Entwicklungsprozess unterstützt, da hiermit früher Erkenntnisgewinn provoziert werden kann. Parallel zur Methode entsteht die Prüftechnik, mit der die Erkenntnisse erzeugt werden können. Das Vorgehen wurde so entwickelt, dass es auf andere Power-Tools und deren Fragestellungen übertragbar ist.

Bild 1: Schweißnahtnachbearbeitung mit einem Winkelschleifer. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 1: Schweißnahtnachbearbeitung mit einem Winkelschleifer. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

1 Einleitung

Bei der entwicklungsbegleitenden Validierung, die unter anderem zur Systemabstimmung und Auslegung der Komponenten während des Produktentwicklungsprozesses genutzt wird, ist der frühe Erkenntnisgewinn zur Verkürzung der Entwicklungszeit entscheidend. Dabei ermöglichen die Verifikations- und Validierungsaktivitäten Entscheidungen, indem sie die Entscheidungsgrundlage in den Entwicklungsaktivitäten bilden [1]. Die entwicklungsbegleitenden Validierungsaktivitäten führen zu neuen Erkenntnissen, die wiederum als Entscheidungsgrundlage genutzt und zu einer neuen Entwicklungsiteration führen können. Dabei ist besonders der Zeitpunkt in der Produktentwicklung, in denen eine Entwicklungsiteration durchlaufen beziehungsweise ein Prototyp getestet wird, ausschlaggebend [2]. Für die Validierung dieser Produktiterationen sind sowohl reproduzierbare Randbedingungen, als auch realitätsnahe Versuchsbedingungen erforderlich [3]. Dies gilt auch für Iterationen, die früh in der Entwicklung stattfinden. So ist es beispielsweise bei der Entwicklung von Winkelschleifern wünschenswert, dass das Verhalten und die Belastung der Bauteile beim Schweißnahtschruppen auf der Baustelle (Bild 1) untersucht werden kann, auch wenn der Winkelschleifer noch nicht fertig entwickelt ist. Gerade in diesen frühen Phasen der Produkt- entwicklung ist jedoch oft noch kein vollständiges Power-Tool verfügbar, um Komponentenfunktionen zu testen.

Mit Prüfständen, die bereits in den frühen Entwicklungsphasen, in denen das zu entwickelnde Power-Tool prototypisch noch nicht komplett vorliegt, Komponenten und Teilsysteme untersuchen und qualifizieren können, lässt sich das Frontloading intensivieren. Ein Ansatz hierfür ist der XiL-Ansatz, der von Albers und Düser in [4] und [5] maßgeblich vorangetrieben wurde und nach [6] im Fahrzeugentwicklungs-prozess zur Unterstützung des Frontloadings eingesetzt wird. Um die Belastung auf die Bauteile realitätsnah zu gestalten ist es dabei notwendig, die Einbindung des untersuchten Teilsystems in das Gesamtsystem zu berücksichtigen. Hierzu werden realitätsnahe Belastungsfälle benötigt, damit das Verhalten der Komponenten im Gesamtsystem untersucht werden kann.

Die Prüfung von Winkelschleifern erfolgt im Stand der Technik, neben den klassischen handgeführten Versuchen, durch Bremsenprüfstände. Handgeführte Versuche finden zum Ende der Entwicklung statt und sind meist die relevanten Tests für die Marktfreigabe. Dies liegt unter anderem daran, dass realitätsnah getestet wird, denn der Anwender stellt durch seine direkte Beteiligung am Leistungsfluss ein zentrales Element dar [7]. Neben der Wechselwirkung zwischen Anwender und Winkelschleifer ist der Kontakt von Werkzeug und Werkstück für die Prüfung von Bedeutung. Geeignete Messtechnik und Analysetechnik existieren, wie beispielsweise in [8] und [9] dargestellt, zeigen jedoch eine große Streuung der Belastungen in diesem Kontakt. Wegen der großen Unsicherheit in den Randbedingungen, hervorgerufen beispielsweise durch die Streuung von Anwender und Handhabung des Geräts, sind die Versuchsergebnisse oftmals schwer interpretierbar. Bremsenprüfstände hingegen prägen ein reproduzierbares Belastungsmoment an der Werkzeugaufnahme des Winkelschleifers auf. Das Lastprofil kann dabei aus unterschiedlichen Belastungsszenarien zusammengesetzt werden. Mit diesen Tests lassen sich sehr gut unter konditionierten Randbedingungen thermische Schädigungen sowie Verschleißerscheinungen durch das aufgebrachte Drehmoment untersuchen. Der Einfluss von Axial- und Radialkräfte, die während dem Betrieb auf den Winkelschleifer wirken, ist in dieser Art von Prüfstand jedoch nicht abgebildet.

Sowohl handgeführte Versuche, als auch Bremsenprüfstandtests sind erst ab einem Entwicklungsstadium möglich, bei dem ein vollständiges Gerät zumindest als Prototyp vorliegt. Bei dem in [3] vorgestellten Beispielentwicklungsprozess für eine Serienentwicklung wäre dies nach mehr als 35 % der Zeit von Projektbeginn bis zur Markteinführung. Um diese Zeit zu verkürzen und damit Frontloading zu betreiben, kommen Komponentenprüfstände oder virtuelle Simulationen zum Einsatz. Komponentenprüfstände werden im Stand der Forschung unter anderem im Bereich der Motorentwicklung eingesetzt, um die Motorkenndaten zu ermitteln und Motorparameter zu optimieren. Bei diesen Tests werden in der Regel einzelne Parameter isoliert untersucht und die Wechselwirkungen mit anderen Teilsystemen nicht berücksichtigt. Virtuelle Simulationen helfen ebenfalls bei der Optimierung von Bauteilen in frühen Entwicklungsphasen, sind jedoch nur so gut wie die dahinterliegenden Simulationsmodelle.

Für die Intensivierung des Frontloadings in der Power-Tool-Entwicklung besteht daher Bedarf an Prüftechnik, mit deren Hilfe Komponenten hinsichtlich deren Dynamikverhalten im Gesamtsystem untersucht werden können, noch bevor das erste Gerät verfügbar ist.

2 Versuchsaufbau und Methoden

Bild 2: Methode zur Generierung von Erkenntnissen zur Ableitung von Konstruktionszielgrößen mit Hilfe des Teilsystemprüfstands nach [12]. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 2: Methode zur Generierung von Erkenntnissen zur Ableitung von Konstruktionszielgrößen mit Hilfe des Teilsystemprüfstands nach [12]. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Die im Folgenden eingesetzte Vorgehensweise ist in Bild 2 dargestellt, die Teile aus [10], [11] und [12] aufgreift. Um iterativ mit Prüfstandstechnik zu entwickeln, müssen zunächst die relevanten Anwendungsfälle bestimmt und daraus die spezifischen Testfälle abgeleitet werden. Zur Generierung des Lastprofils für den Teilsystemprüfstand werden Messungen in der Applikation mit einem Vorgängerprodukt durchgeführt [10]. Die daraus resultierenden Ergebnisse werden verwendet, um für die festgelegten Testfälle die Komponenten hinsichtlich Dynamik- oder Verschleißverhalten im Gesamtsystem abzustimmen. Dazu werden Untersuchungen auf dem Teilsystemprüfstand durchgeführt, die Erkenntnisse generieren, um Konstruktionszielgrößen, wie z. B. die Steifigkeitsanforderung an die Gehäusebauteile oder Motorparameter ableiten zu können.

Der in diesem Beitrag vorgestellte Teilsystementwicklungsprüfstand wird am Beispiel einer Dynamikuntersuchung eines Winkelschleiferantriebsstrangs vorgestellt. Es sind jedoch auch weitere Untersuchungen mit anderen Versuchssetups möglich, wie in [12] gezeigt wurde. Der mechanische Aufbau ist in Bild 3 und Bild 4 dargestellt.

Der Winkelschleiferantriebsstrang, bestehend aus Getriebekopf mit Kegel- radstufe, Motor- und Arbeitswelle sowie deren Lagerungen, wird durch einen Antriebsmotor angetrieben. Der Antriebsmotor ist mit der Motorwelle über eine Balgkupplung verbunden, wobei diese kleine radiale und axiale Bewegungen der Motorwelle zulässt. Die Motorwelle ist im Getriebekopf sowie über ein Lagerschild gelagert, wobei das Lagerschild einen wechselbaren Einsatz (in Bild 3 in rot dargestellt) für die Entwicklungsvarianten des Lagersitzes (vgl. Tabelle 1) enthält.

Bild 3: Prinzipdarstellung des Versuchsetups am Teilsystementwicklungsprüfstand. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 3: Prinzipdarstellung des Versuchsetups am Teilsystementwicklungsprüfstand. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Der Getriebekopf des Winkelschleifers ist über einen Halter fest mit dem Prüfstandtisch verbunden. Der Abtriebsmotor für die Aufbringung der Drehmomentbelastung ist über eine Drehmomentmesswelle mit der Arbeitswelle des Winkelschleiferantriebsstrangs über die Werkzeugaufnahme verbunden. Über drei Linearaktoren sowie ein Koppelelement können im Bereich der Werkzeugaufnahme Kräfte in drei Raumrichtungen aufgebracht werden (vgl. Bild 3 und Bild 4). Die Kraftaufbringung ermöglicht die Abbildung der Kräfte, die durch das aktive Verhalten des Anwenders auftreten. Dieses liegt im Bereich bis etwa 10 Hz [13], [3].

Tabelle 1: Übersicht über die untersuchten Lagersitze (Entwicklungsvarianten) [12]. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Tabelle 1: Übersicht über die untersuchten Lagersitze (Entwicklungsvarianten) [12]. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

In der hier vorgestellten Unter- suchungsreihe wird das Material des Lagersitzeinsatzes des rückseitigen Motorwellenlagers (vgl. Bild 3) mit verschiedenen Elastizitätseigenschaften variiert. Der in seinen Eigenschaften veränderbare Lagersitz dient hierbei als physisches Ersatzsystem für die Lagersitzeigenschaften im Spritzgussgehäuse des Winkelschleifers, dessen Wirkung auf die Triebstrangschwingungen untersucht werden kann. Dieses Lager ist von besonderem Interesse, da das Lager über eine Elastomer-Lagerbuchse im Kunststoffgehäuse gelagert ist. Das Kunststoff-Spritzgussgehäuse bietet hierbei großen Freiraum für die Gestaltung dieses Lagersitzes.
Bild 4: Mechanischer Aufbau des Teilsystementwicklungsprüfstands zur Untersuchung des Dynamikverhaltens eines Winkelschleiferantriebsstrangs. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 4: Mechanischer Aufbau des Teilsystementwicklungsprüfstands zur Untersuchung des Dynamikverhaltens eines Winkelschleiferantriebsstrangs. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Für eine aussagekräftige Unter- suchung ist es notwendig, dass der Belastungsverlauf realistische Anwendungssituationen abbildet. Hierzu werden Daten aus handgeführten Tests verwendet, bei denen alle relevanten Systemgrößen durch in den Winkelschleifer eingebrachte Sensorik gemessen wurden. Als Maß für die mechanische Belastung der Bauteile des Antriebsstrangs werden die Bewegung der Wellen sowie die elektrische Leistungsaufnahme verwendet, wie es in [10] beschrieben wird. Diese müssen für den Betrieb am Prüfstand in Kräfte sowie ein Belastungsmoment an der Werkzeugaufnahme überführt werden. Bild 5 zeigt schematisch die Methode (vgl. [12]) zur Überführung der Systemgrößen auf den Prüfstand. In handgeführten Tests werden die Bewegung der Spindelwelle relativ zum Getriebekopf und die elektrische Leistungsaufnahme für verschiedene Anwendungen wie beispielsweise Trennen, Schruppen oder Schleifen gemessen und daraus ein Belastungsprofil generiert. Das Belastungsprofil ist gerätespezifisch, da es z. B. durch die Lagerluft der im hand- geführten Test eingesetzten Geräte bestimmt wird. Für die Nutzung von Geräten mit anderen Bauteileigenschaften ist es notwendig, aus den gerätespezifischen Eigenschaften wie Wellenbewegung oder Leistungsaufnahme Größen zu ermitteln, die von außen auf das Gerät wirken. In diesem Fall die Kräfte und das Drehmoment an der Werkzeugaufnahme. Hierzu wird der im handgeführten Test eingesetzte Winkelschleifer am Prüfstand in seinen Antriebsstrang- eigenschaften vermessen, wodurch dessen Verhalten charakterisiert werden kann. Diese Charakterisierung kann z. B. in Form von Kennfeldern oder mathematischen Gleichungen erfolgen. Damit ist es möglich, Messergebnisse eines handgeführten Winkelschleifertests für die Generierung der Testfälle für den Prüfstand zu verwenden und auf andere Winkelschleifer gleicher Leistungsklasse zu übertragen. Hierzu werden die im handgeführten Test gemessenen Größen mit der am Prüfstand erstellten Charakterisierung verrechnet, sodass ein Belastungsverlauf mit den für den Prüfstand notwendigen Stellgrößen erstellt werden kann (Bild 5).

Bild 5: Methode zur Überführung der Systemgrößen auf den Prüfstand nach [12]. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 5: Methode zur Überführung der Systemgrößen auf den Prüfstand nach [12]. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Dabei werden die gemessenen Größen aus den handgeführten Versuchen über geeignete Filterung (in diesem Fall eine Tiefpassfilterung mit an die Aktordynamik abgestimmter Grenzfrequenz) für die festgelegten Testfälle am Prüfstand vorbereitet. Die Charakterisierung des Vorgängergeräts erfolgt über die Ermittlung der Zusammenhänge von den Messgrößen aus den handgeführten Versuchen (Bewegung der Spindelwelle relativ zum Gehäuse, elektrische Stromaufnahme) und den Vorgabegrößen am Prüfstand (Kraft an der Werkzeugaufnahme, Drehmoment an der Arbeitswelle). Diese Zusammenhänge werden in Kennfeldern hinterlegt, die der Prüfstandregelung zur Verfügung stehen. Die bei der Überführung der Systemgrößen auf den Prüfstand angewendete Modellbildung macht die Übertragung der Erkenntnisse auf andere Winkelschleifer, wie z. B. die nächste Winkelschleifergeneration, möglich.

3 Variantenuntersuchung

In einer Versuchsreihe sollen unterschiedliche Varianten des Lagersitzes der Motorwelle (vgl. Tabelle 1) auf den Schwingungseinfluss der Motorwelle in radialer Richtung untersucht werden. Dazu stehen vier Einsätze für den Lagerhalter bereit, deren Materialeigenschaften unterschiedlich sind. Neben der in Winkelschleifer üblicherweise vorzufindenden Elastomerhülse, die in einem Aluminiumring eingebettet als Referenz dient, werden Elastomere mit 5 %, 25 %, 35 % sowie geschäumtes Polyurethan mit 60 % Elastizität eingesetzt.

Die Bewertung der Schwingung erfolgt über die Ermittlung des quadratischen Mittelwerts (Root-Mean-Square-Value, kurz RMS) der radialen Bewegung der Motorwelle (im Folgenden Schwingungs-RMS-Wert genannt). Als Messgröße für die Bewegung dient der gemessene Abstand zwischen Motorwelle und Lagerschild (feste Einspannung) mit Hilfe eines Wirbelstromsensors. Die Messstelle ist in der Prinzipdarstellung (Bild 3) eingezeichnet. Um die Varianten miteinander zu vergleichen, werden diese auf die Schwingung im Leerlaufbetrieb der Referenz normiert.

4 Ergebnisse

Bild 6 zeigt den Verlauf der Drehzahl sowie des Drehmoments an der Abtriebswelle.

Bild 6: Verlauf der Drehzahl sowie des Drehmoments an der Abtriebswelle. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 6: Verlauf der Drehzahl sowie des Drehmoments an der Abtriebswelle. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Die Leerlaufphasen sind zwischen 0 – 10 s, 40 – 50 s und 80 – 85 s. Zwischen 10 s und 40 s wird ein Belastungsverlauf vorgegeben, der beim Trennen von Stahlblech des handgeführten Versuchs ermittelt wurde. In den ersten 10 s erfolgt der Betrieb bei Leerlaufdrehzahl ohne Drehmomentbelastung. Die Drehmomentspitze bei ca. 10 s repräsentiert hierbei das Anlaufmoment beim Anschalten des Geräts, wobei die Drehzahl abfällt. Äquivalent zum Trennen sind Belastungsverläufe für das Anfasen von Stahl (50 – 80 s) sowie Schleifen von Stahl mit einer Fächerscheibe (85 – 100 s) vorgegeben.

Bild 7 zeigt die Schwingungs-RMS-Werte der radialen Bewegung der Motorwelle im Bereich des Lagerschilds für die Referenz und die vier Varianten, wobei jeweils der Leerlauf-, Trenn-, Schrupp- und Schleifbetrieb (Aufteilung der Phasen vgl. Bild 6) separat dargestellt ist.

Bild 7: Schwingungs-RMS-Wert der Motorwelle (in radialer Richtung) für die Referenz sowie die vier Varianten für jeweils vier Belastungssituationen (Leerlauf, Trennen, Schruppen, Schleifen). Die Werte sind auf den Leerlaufbetrieb der Referenz normiert. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Bild 7: Schwingungs-RMS-Wert der Motorwelle (in radialer Richtung) für die Referenz sowie die vier Varianten für jeweils vier Belastungssituationen (Leerlauf, Trennen, Schruppen, Schleifen). Die Werte sind auf den Leerlaufbetrieb der Referenz normiert. (Bild: Karlsruher Institut für Technologie KIT)

Alle in Bild 7 gezeigten Werte sind auf den Wert der Referenz im Leerlaufbetrieb normiert. Die Referenz zeigt für das Trennen einen geringeren Schwingungs-RMS-Wert als im Leerlaufbetrieb, beim Schruppen und Schleifen ist dieser etwas höher als im Leerlauf. Die Varianten mit 5 % Elastizität und 25 % Elastizität zeigen ein zur Referenz ähnliches Verhalten im Schwingungs-RMS-Wert der Radialschwingung auf, wobei beide Varianten größere Schwingungsamplituden aufweisen. Die Variante mit 35 % Elastizität zeigt beim Trennen einen hohen Schwingungs-RMS-Wert, beim Schruppen und Schleifen ist dieser besonders gering (in dieser Untersuchungsreihe weisen diese die geringsten Schwingungs-RMS-Werte auf). Die Variante mit 60 % Elastizität weist über alle Phasen einen relativ konstanten Schwingungs-RMS-Wert auf, wobei dieser im Leerlauf etwas höher ist als in den drei Belastungsphasen Trennen, Schruppen, Schleifen.

5 Diskussion und Zusammenfassung

In diesem Beitrag wurde eine Methode vorgestellt, um qualifizierte Entscheidungen früh im Entwicklungsprozess treffen zu können. Exemplarisch an einem Winkelschleifer angewandt, wurden Entwicklungsvarianten bezüglich der Antriebsstrangdynamik für unterschiedliche Anwendungsfälle untersucht, um Komponenten optimal auf das Verhalten in den relevanten Anwendungsfällen abzustimmen. Dies kann früh im Entwicklungsprozess geschehen, noch bevor das zu entwickelnde Gerät, insbesondere die formfallenden Gehäuseteile, prototypisch komplett vorliegt.

Das vorgestellte Vorgehen zeigt die Generierung von Erkenntnissen zur Ableitung von Konstruktionszielgrößen für Power-Tools mit Hilfe eines Teilsystemprüfstands und Messungen mit einem Vorgängerprodukt in der Applikation. Die hierbei eingesetzte Methode zur Überführung der Systemgrößen aus handgeführten Versuchen auf den Prüfstand ermöglicht den Einsatz des Prüfstands auch für Untersuchungen mit anderen Winkelschleifertypen, für die keine handgeführten Versuche durchgeführt werden können, weil sie beispielsweise noch nicht fertig entwickelt sind. Für die Ermittlung der mechanischen Belastung wurde die indirekte Messung aus eigenen Vorarbeiten in [10] verwendet. Eine alternative Möglichkeit zur Ermittlung der Kräfte an der Werkzeugaufnahme ist in [8] vorgestellt. Die Ermittlung der mechanischen Belastungsverläufe kann mit Hilfe von Power-Tools aus der vorhergehenden Produktgeneration erfolgen. Die Entwicklung von Prüfmethoden und Prüfständen ist besonders bei produktgenerationsübergreifender Entwicklung, also der Nutzung von Erkenntnissen der vorherigen Produktgeneration sowie für die nachfolgenden Produktgenerationen rentabel. Erkenntnisse aus der Vorgängergeneration können in der jetzigen Produkt-generation genutzt werden.

Am Beispielsystem Winkelschleifer zeigt die Variantenuntersuchung den Einfluss der Lagersitzeigenschaften auf die Radialschwingung der Motorwelle in verschiedenen Belastungssituationen. Hinsichtlich einer Optimierung der Vibration durch Reduzierung des Schwingungs-RMS-Wertes der Radialschwingung der Motorwelle zeigen die Ergebnisse, dass die Belastungsart (hier in Form der Anwendung Trennen, Schruppen, Schleifen sowie der Leerlaufbetrieb) großen Einfluss hat. Für die Trennbearbeitung eignet sich nach dieser Bewertungsskala die Referenz-variante besonders gut, während bei Schrupp- und Schleifarbeiten die Variante 35 % Elastizität besonders niedrige Schwingungs-RMS-Werte der Radialschwingung aufweist. Die Variante 60 % Elastizität (geschäumtes Material) weist über alle Belastungssituationen relativ gleichbleibende Schwingungs-RMS-Werte auf. Die Untersuchung lässt durch die reproduzierbaren Randbedingungen am Prüfstand eine gute Vergleichbarkeit der Varianten zu. In diesem Beitrag nicht explizit dargestellt, jedoch angemerkt sei, dass mit den Ergebnissen weitere Erkenntnisse, wie beispielsweise das Verhalten beim Durchlaufen der Eigenfrequenz des Antriebsstrangs (ca. 420 Hz), erzielt werden können. Am Teilsystementwicklungsprüfstand können diese Betriebspunkte gezielt untersucht werden. Damit lassen sich die verschiedenen Entwicklungsvarianten zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess hinsichtlich deren Dynamik- verhalten im Gesamtsystem bewerten.

Die Untersuchung zeigt beispielhaft das Potential auf, welches die Prüftechnik für die Intensivierung des Front-Loadings bei der Entwicklung von Power-Tools besitzt. Mit der vorgestellten Untersuchungsmethode ist es möglich, verschiedene Entwicklungsvarianten hinsichtlich deren Schwingungsverhalten unter realitätsnahen mechanischen Belastungen bewerten zu können, auch wenn das Gerät in Gänze noch nicht für handgeführte Versuche zur Verfügung steht. Ebenfalls bietet eine solche Prüfstandtechnik das Potential zur Untersuchung von verschiedenen Motorvarianten, Kommutatorsystemen oder des Batterieverhaltens bei Akkugeräten. Die dazu erforderliche Untersuchungs- methode und Modellbildungsansätze können dabei aus dieser Forschungs-arbeit übernommen und auch auf andere Power-Tools übertragen werden.

Danksagung: Die vorgestellten Forschungsarbeiten sind im Rahmen eines IGF-Vorhabens entstanden und enthalten Inhalte aus dem Schlussbericht [12]. Das IGF-Vorhaben 18196 N der Forschungsvereinigung Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V., Papenberger Str. 49, 42859 Remscheid wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministe-rium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Autoren bedanken sich für die gute Zusammenarbeit und die Unterstützung durch den projektbegleitenden Ausschuss.

Literatur:

[1] Hu, K. T.; Paez, T. L.: Why Do Verification and Validation?, J. Verif. Valid. Uncert (Journal of Verification, Validation and Uncertainty Quantification), 2016

[2] Meboldt, M.; Matthiesen, S.; Lohmeyer, Q.: The dilemma of managing iterations in time-to-market development processes in 2nd International Workshop on Modelling and Management of Engineering Processes MMEP, Cambridge UK, 2012

[3] Matthiesen, S.; Mangold, S.; Zumstein, T.: Ein anpassbares Hand-Arm Modell mit rotatorischem Freiheitsgrad zur Validierung handgehaltener Geräte, VDI-Berichte 2277, 2016

[4] Albers, A.; Behrendt, M.; Klingler, S.; Matros, K.: Verifikation und Validierung im Produktentstehungsprozess in Handbuch Produktentwicklung, München, Hanser, 2016

[5] Düser, T.: X-in-the-Loop – ein durchgängiges Validierungsframework für die Fahrzeugentwicklung am Beispiel von Antriebsstrangfunktionen und Fahrerassistenzsystemen, Forschungsberichte des IPEK – Institut für Produktentwicklung, 2010

[6] Paulweber, M.; Lebert, K.: Mess- und Prüfstandstechnik, Springer Vieweg, 2014

[7] Matthiesen, S.; Mangold, S.; Bruchmüller, T.; Marko, A.: Der Mensch als zentrales Teilsystem in Wechselwirkung mit handgehaltenen Geräten – Ein problemorientierter Ansatz zur Untersuchung dieser Schnittstelle, Design for X – Beiträge zum 25. DFX-Symposium, 2014

[8] Matthiesen, S.; Bruchmüller, T.; Grauberger, P.; Wettstein, A.: Modellunterstützte Reduktion von Störgrößen in einem Messsystem zur Erfassung der Geräte-Werkstück-Wechselwirkungen, Design for X – Beiträge zum 26. DFX-Symposium, 2015

[9] Matthiesen, S.; Wettstein, A.; Bruchmüller, T.; Anding, T.: Ansatz zur modellunterstützten Vorauslegung von Messsystemen für die Erfassung von mechanisch-dynamischen Größen von Power-Tools, Design for X – Beiträge zum 27. DFX-Symposium, 2016

[10] Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Schäfer, T.; Dültgen, P.; Pelshenke, C.; Gittel, H.-J.: Experimentelle Ermittlung von Bauteilbelastungen eines Power Tool Antriebsstrangs durch indirektes Messen in realitätsnahen Anwendungen als ein Baustein in der Teilsystemvalidierung“, Forschung im Ingenieurwesen, Bd. Band 80 , Nr. Juni 2016, pp. 17–27, 2016

[11] Matthiesen, S.; Germann, R.; Schmidt, S.; Hölz, K.; Uhl, M.: Prozessmodell zur anwendungsorientierten Entwicklung von Power-Tools, Technische Unterstützungssysteme, die die Menschen wirklich wollen, pp. 223–232, 2016

[12] Matthiesen, S.; Gwosch, T.; Gittel, H.-J.: Schlussbericht zum IGF-Vorhaben Nr. 18196N – Entwicklung einer beanspruchungsidentischen Prüftechnik für Elektrowerkzeug-Komponenten, Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e.V., www.fgw.de, 2017

[13] Kern, T.; Matysek, M.; Meckel, O.; Rausch, J.; Rettig, A.; Röse, A.; Sindlinger, S.: Entwicklung Haptischer Geräte. Ein Einstieg für Ingenieure, Darmstadt: Springer-Verlag, 2009

Autoren Univ.-Prof. Dr.-Ing. Sven Matthiesen, Institutsleiter M.Sc. Thomas Gwosch, wissensch. Mitarbeiter Dipl.-Ing. Sebastian Mangold, Oberingenieuralle: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) IPEK – Institut für Produktentwicklung Lehrstuhl für Maschinenelemente und Geräte-konstruktion Kaiserstraße 10, 76131 Karlsruhe E-Mail: sven.matthiesen@kit.edu www.ipek.kit.eduDr.-Ing. Peter Dültgen, Leiter FGW Dr. Christian Pelshenke, Institutsleiter am Institut für Werkzeugforschung Dr.-Ing. Hans-Jürgen Gittel, wissensch. Mitarb.alle: FGW Forschungsgemeinschaft Werkzeuge und Werkstoffe e. V Papenberger Str. 49, 42859 Remscheid E-Mail: info@fgw.de, www.fgw.deLiteratur

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