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Julia Reichmann

• Ziel dieser Arbeit ist es, die Machbarkeit und Vielseitigkeit des roboterbasierten Prüfstands für die mechanische Prüfung verschiedenster Komponenten – von standardisierten Proben bis hin zu komplexen Bauteilen – zu demonstrieren. Die Umsetzung der roboterbasierten Komponentenprüfung wurde in vier verschiedenen Anwendungen erfolgreich demonstriert: Bei Zugversuchen als typische Materialcharakterisierungsaufgabe, bei einem starren Fahrradrahmen, bei einem flexiblen Snowboard und bei einer Automobilkomponente. Dabei handelt es sich nur um Beispiele, die spezifische Anforderungen oder Problemstellungen validieren und ein breites Anwendungsspektrum repräsentieren. Besonders beeindruckend ist die Flexibilität des Systems. Es ermöglicht die Prüfung unterschiedlicher Bauteilgrößen, Materialverhalten und Geometrien des Prüfobjektes. Mit den sechs möglichen Freiheitsgraden können Industrieroboter alle denkbaren Prüfbewegungen ausführen. Um die roboterbasierte Prüfung zielführend umzusetzen,Ziel dieser Arbeit ist es, die Machbarkeit und Vielseitigkeit des roboterbasierten Prüfstands für die mechanische Prüfung verschiedenster Komponenten – von standardisierten Proben bis hin zu komplexen Bauteilen – zu demonstrieren. Die Umsetzung der roboterbasierten Komponentenprüfung wurde in vier verschiedenen Anwendungen erfolgreich demonstriert: Bei Zugversuchen als typische Materialcharakterisierungsaufgabe, bei einem starren Fahrradrahmen, bei einem flexiblen Snowboard und bei einer Automobilkomponente. Dabei handelt es sich nur um Beispiele, die spezifische Anforderungen oder Problemstellungen validieren und ein breites Anwendungsspektrum repräsentieren. Besonders beeindruckend ist die Flexibilität des Systems. Es ermöglicht die Prüfung unterschiedlicher Bauteilgrößen, Materialverhalten und Geometrien des Prüfobjektes. Mit den sechs möglichen Freiheitsgraden können Industrieroboter alle denkbaren Prüfbewegungen ausführen. Um die roboterbasierte Prüfung zielführend umzusetzen, mussten verschiedene technische Herausforderungen gemeistert werden: • Bei zusätzlich aufgebrachten externen Lasten ist die Positioniergenauigkeit der internen Robotersteuerung für die Anforderungen einer Bauteilprüfung nicht ausreichend genau. Abweichungen von der geplanten Prüfbewegung können zu unerwünschten Querkräften oder überlagerten Drehmomenten während der Prüfung führen. • Die zu prüfenden Bauteile decken ein breites Spektrum an Materialverhalten ab, von elastisch und verformbar bis hin zu starr. • Das Regelsystem muss auf nachgiebiges Materialverhalten ebenso reagieren können wie auf plötzlich auftretende Querkräfte und Drehmomente, die mit einer Zykluszeit von 4 ms gemessen werden. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wurden externe Sensoren wie Kraft-/Drehmomentsensoren und digitale Bildkorrelation (DIC) eingesetzt und in das bestehende Steuerungssystem in einem geschlossenen Regelkreis integriert. Diese Methode hat zudem den Vorteil, dass auch relativ geringe Geschwindigkeiten wie z. B. 5 mm/min erreicht werden können, die für die quasistatische Bauteilprüfung erforderlich sind und mit der Standard-Robotersteuerung nicht erreicht werden können. Die roboterbasierte Komponentenprüfung wurde anhand der bereits erwähnten vier Anwendungsfälle erfolgreich validiert.…