Prädiktive Instandhaltung

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Problemstellung und Motivation

1.2 Zielsetzung

1.3 Aufbau der Arbeit

2 Grundlagen

2.1 Zuverlässigkeit

2.2 Weibull-Analyse

2.2.1 Weibull-Verteilung

2.2.2 Zuverlässigkeitsanalyse

2.3 Lebensdauer-Last-Beziehungen

3 Lebensdauer-Last-Beziehungen im Detail

3.1 Arrhenius-Beziehung

3.2 Eyring-Beziehungen

3.2.1 Allgemeine Form

3.2.2 Vereinfachte Form für Temperatur oder Feuchte

3.2.3 „Inverse Power Law“ und exponentielles Modell für Spannung

3.2.4 Temperatur-Spannung-Modelle

3.2.5 Elektromigrationsmodell

3.2.6 Temperatur-Feuchte-Modell

3.2.7 Three-Stress-Modell

3.2.8 Modell für Bruch von Festkörper unter Zugbelastung

3.2.9 Modell für Korrosion von Aluminium und Aluminiumlegierungen

3.2.10Modell für HCI-Effekt bei MOSFETs

3.3 Inverse Power Law - Beziehungen

3.3.1 Allgemeine Form

3.3.2 Modell für Lebensdauer von Wälzlager

3.3.3 Coffin-Manson-Modell

3.3.4 Modifiziertes Coffin-Manson-Modell

3.4 Modelle für multi- und zeitvariable Belastungen

3.4.1 Proportional-Hazard-Modell

3.4.2 General-Log-Linear-Modell

3.4.3 Step-Stress-Methode, Cumulative-Damage-Modell

3.5 Taylor-Werkzeuglebensdauermodell

3.5.1 Allgemeine Form

3.5.2 Erweiterte allgemeine Form

3.5.3 Erweiterte Form mit Berücksichtigung der Werkstoffhärte

3.5.4 Abhängigkeit der Taylor-Konstante von der Geometrie des Schneidewerkzeugs

3.5.5 Weitere auf Taylor-Formel basierende Werkzeuglebensdauermodelle

3.6 Abhängigkeit der Werkzeuglebensdauer von Temperatur

3.7 Werkzeuglebensdauermodelle bei Trockenbearbeitung und Minimalmengenschmierung

3.7.1 Werkzeuglebensdauermodell bei Trockenbearbeitung

3.7.2 Werkzeuglebensdauermodell bei Minimalmengenschmierung

3.8 Werkzeuglebensdauermodell für CBN- und PKD-Werkzeuge

4 Lebensdauer-Last-Beziehungen im Überblick

5 Zusammenfassung und Ausblick

5.1 Zusammenfassung

5.2 Ausblick

Zielsetzung & Themen

Das primäre Ziel der Arbeit ist es, mittels einer fundierten Literaturrecherche bestehende Belastungsarten von Maschinen und Werkzeugen zu identifizieren und die dazugehörigen Lebensdauer-Last-Beziehungen zu ermitteln, um diese Erkenntnisse für eine genauere Prognose der Lebensdauer in der Instandhaltungsplanung nutzbar zu machen.

• Identifikation und Kategorisierung relevanter Belastungsarten in Industriezweigen.
• Systematische Zusammenstellung physikalischer und empirischer Lebensdauer-Last-Modelle.
• Analyse der Einflüsse von Temperatur, Feuchte, Spannung und mechanischen Lasten.
• Untersuchung spezieller Werkzeuglebensdauermodelle für die Zerspanung.
• Erarbeitung eines anwendungsbereiten Überblicks für Instandhaltungsstrategien.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Beschreibt die Herausforderungen bei der Nutzung von Produktionsanlagen, die Notwendigkeit präziser Instandhaltungsplanung und die Problematik unzureichender Datenbasis für Lebensdauerprognosen.

2 Grundlagen: Führt in die Zuverlässigkeitstheorie, die Weibull-Analyse zur Ausfallbewertung sowie in die theoretischen Aspekte der Lebensdauer-Last-Beziehungen ein.

3 Lebensdauer-Last-Beziehungen im Detail: Detaillierte Darstellung verschiedener mathematischer Modelle wie Arrhenius, Eyring, Inverse Power Law sowie spezialisierter Modelle für die Werkzeuglebensdauer in der Zerspanung.

4 Lebensdauer-Last-Beziehungen im Überblick: Liefert eine tabellarische Zusammenfassung der identifizierten Beziehungen, unterteilt nach Einsatzbereichen in der Elektroindustrie und dem Maschinenbau.

5 Zusammenfassung und Ausblick: Resümiert die Ergebnisse der Literaturrecherche und gibt einen Ausblick auf die künftige Integration belastungsabhängiger Daten in Instandhaltungsmethoden.

Schlüsselwörter

Prädiktive Instandhaltung, Lebensdauer, Last-Beziehungen, Zuverlässigkeit, Weibull-Analyse, Arrhenius-Modell, Eyring-Modell, Inverse Power Law, Werkzeugstandzeit, Zerspanung, Verschleiß, Belastungsarten, Lebensdauerprognose, Instandhaltungsplanung, Ausfallrate

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Identifizierung und systematischen Darstellung von Lebensdauer-Last-Beziehungen für Maschinen und Werkzeuge, um Instandhaltungseinsätze effizienter zu gestalten.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die zentralen Themen sind die Zuverlässigkeitstechnik, die rechnerische Bestimmung von Lebensdauer unter variierenden Lasten sowie spezifische Modelle für Schneidewerkzeuge in der spanenden Fertigung.

Was ist das primäre Ziel der Forschung?

Das primäre Ziel ist es, durch die Analyse der Literatur bestehende Modelle zur Lebensdauerberechnung zu sammeln und für verschiedene Industriezweige zugänglich zu machen, um Prognosen realistischer zu gestalten.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es wurde eine umfangreiche Literaturrecherche durchgeführt, die Standardwerke, Normen und wissenschaftliche Publikationen auswertet, um bestehende mathematische Lebensdauer-Modelle systematisch zu identifizieren.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil widmet sich der detaillierten Beschreibung einzelner Lebensdauer-Last-Modelle, von physikalisch begründeten Modellen wie Arrhenius bis zu empirischen Ansätzen für die Werkzeugstandzeit.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Schlüsselbegriffe sind unter anderem Zuverlässigkeit, Lebensdauer-Last-Beziehungen, Weibull-Analyse, Werkzeugstandzeit und prädiktive Instandhaltung.

Wie unterscheidet sich die Standzeit von der allgemeinen Lebensdauer?

In der spanenden Industrie wird der Begriff Standzeit verwendet, welcher die Zeitdauer definiert, während der ein Schneidewerkzeug zwischen zwei Anschliffen arbeitsfähig bleibt.

Was ist das Besondere am Taylor-Werkzeuglebensdauermodell?

Das Taylor-Modell beschreibt die Abhängigkeit der Standzeit von der Schnittgeschwindigkeit und gilt als eine der fundamentalen Grundlagen für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung in der Zerspanung.

Warum sind moderne Modelle für die Trockenbearbeitung notwendig?

Da Trends zu Nachhaltigkeit und strengere Umweltschutzrichtlinien den Verzicht auf Kühlschmierstoffe fordern, sind neue Modelle erforderlich, die die veränderten Abnutzungsmechanismen bei Trockenbearbeitung berücksichtigen.