Strömungstechnische Optimierung von Produktionssystemen durch Simulation

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Die vorliegende Dissertation entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München. Herrn Prof. Dr. -Ing. J. Milberg, dem Leiter dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank für die wohlwollende Förderung und großzügige Unterstützung, die entscheidend zur erfolgreichen Durchführung dieser Arbeit beigetragen haben. Herrn Prof. DrAng. K. Feldmann, dem Leiter des Lehrstuhls für Fertigungsautomatisierung und Produktionssystematik der Universität Erlangen­ Nürnberg, danke ich für die Übernahme des Koreferates und die kritische Durchsicht der Arbeit. Darüberhinaus möchte ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstützt haben, recht herzlich danken. München, im Mai 1994 Andreas Engel Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1 1. 1 Einleitung 1 1. 2 Strömungstechnische Problemfelder in der Produktionstechnik 3 1. 2. 1 Allgemeines 3 1. 2. 2 Immissionsminimierung bei der Lasermaterialbearbeitung 4 1. 2. 2. 1 Grundlagen der Lasermaterialbearbeitung 4 1. 2. 2. 2 Lasersicherheit 6 1. 2. 2. 3 Planung und Einsatz von Absauganlagen 8 1. 2. 3 Strömungs technische Optimierung komplexer Reinra- fertigungen 9 1. 3 Ziel der Arbeit und Vorgehensweise 10 2 Stand der Technik 13 2. 1 Zielsetzung 13 2. 2 Hilfsmittel für die strömungstechnische Optimierung von Produktions­ systemen 13 2. 2. 1 Einsatz von Experimenten 13 2. 2. 2 Einsatz von Strömungssimulationswerkzeugen 14 2. 3 Grundlagen der numerischen Strömungssimulation 16 2. 3. 1 Zugrundeliegende physikalische Modellgleichungen 17 2. 3. 2 Diskretisierungsverfahren 22 2. 3.