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Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Fräsroboter zu konstruieren, der kompakter und leichter sein soll als ein bereits im Labor CompAssMed existierender Fräsroboter. Für den neuen Fräsroboter sollte zusätzlich eine Ansteuerung programmiert werden. Mit der Ansteuerung soll es möglich sein, die Fräserspitze im Arbeitsraum des Fräsroboters programmgesteuert zu positionieren. Eine Augmented-Reality-Brille soll evaluiert werden, um ihre Integrationsfähigkeit in das Labor zu untersuchen. Alle Ziele wurden erreicht. Das Gewicht des neuen Fräsroboters ist 75 % geringer und er hat eine 85 % kleinere Grundfläche als der vorhandene Fräsroboter. Die Ansteuerung des neuen Fräsroboters, wurde als MATLAB-Skript realisiert und ist funktional. Die Evaluierung der Augmented-Reality-Brille wurde mit dem Ergebnis durchgeführt, dass sie nicht in die Softwareinfrastruktur des Labors CompAssMed integriert werden kann.
In this paper, an unconditionally stable algorithm for the numerical integration and finite-element implementation of a class of pressure dependent plasticity models with nonlinear isotropic and kinematic hardening is presented. Existing algorithms are improved in the sense that the number of equations to be solved iteratively is significantly reduced. This is achieved by exploitation of the structure of Armstrong-Frederik-type kinematic hardening laws. The consistent material tangent is derived analytically and compared to the numerically computed tangent in order to validate the implementation. The performance of the new algorithm is compared to an existing one that does not consider the possibility of reducing the number of unknowns to be iterated. The algorithm is used to implement a time and temperature dependent cast iron plasticity model, which is based on the pressure dependent Gurson model, in the finite-element program ABAQUS. The implementation is applied to compute stresses and strains in a large-scale finite-element model of a three cylinder engine block. This computation proofs the applicability of the algorithm in industrial practice that is of interest in applied sciences.