Toleranzanalyse komplexer Gussbauteile mittels stochastischer Simulation der Fertigungseinflüsse

Fertigungsprozessorientierte Toleranzanalyse umgesetzt am Beispiel eines Zylinderkopfes.

Toleranzanalysen unterstützen die Produktentwicklung bei der Ermittlung der Auswirkungen geometrischer Abweichungen auf die Produktfunktion. Für die Bauteiltoleranzen als Eingangsparameter dieser Analysen werden dabei in der Regel Annahmen etwa auf Basis von Erfahrungswissen getroffen. Insbesondere in Gießprozessen ist eine realistische Festlegung dieser Werte allerdings sehr schwierig, da die auftretenden Abweichungen von der gewählten Bauteilgeometrie, dem Material und dem Fertigungsprozess integrativ abhängen. In dieser Arbeit wird daher ein fertigungsprozessorientierter Ansatz der Toleranzanalyse vorgestellt. In diesem werden die Abweichungen in den einzelnen Fertigungsschritten von Gussbauteilen mittels stochastischer Fertigungssimulationen ermittelt und in ein Gesamtmodell integriert. Der Ansatz wird am Beispiel eines Zylinderkopfes aus der Automobilindustrie als geometrisch komplexem Gussbauteil umgesetzt. Die Abbildungsqualitäten der einzelnen Modelle werden mit Hilfe einer Messreihe der realen Zylinderkopffertigung eines industriellen Kooperationspartners bewertet. Die Ergebnisse der Arbeit tragen dazu bei, der Vision einer fertigungsgerechten Produktentwicklung insbesondere im Bereich des rechnerunterstützten Toleranzmanagements weiter näher zu rücken.