Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt die Weiterentwicklung eines linearen Mikro-Hybridschrittmotors, dessen fertigungstechnische Umsetzung und die Er-probung der Motorkomponenten. Der Mikromotor besteht aus einem Ständer, einem Läufer und einer Kugelführung. Sowohl Ständer als auch Läufer sind dünnfilmtechnisch hergestellt. Der Ständer weist galvanisch abgeschiedene weichmagnetische Flussführungselemente und Spulen sowie organische Isolierschichten auf. Der Läufer besitzt ebenfalls galvanisch abgeschiedene weichmagnetische Flussführungselemente sowie mittels Kathodenzerstäubung abgeschiedene Permanentmagneten. Bei der Herstellung der Komponenten für die Kugelführung sowie die Integration der Kugelführung in den Mikroaktor kommen Verfahren der mikromechanischen Fertigungstechnik zum Einsatz.
Die Arbeit beschreibt den Entwurfsprozess, den gewählten Fertigungseinsatz sowie technologische Untersuchungen zur Optimierung der Fertigungsverfahren. Ferner behandelt sie messtechnische Untersuchungen an den gefertigten Ständer- und Läuferkomponenten.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Magnetischer Gentransfer stellt ein alternatives Verfahren für die Transfektion einzelner Stammzellen dar. Durch das Konjugieren therapeutischer Gene mit magnetischen Nanopartikeln können magnetische Kräfte auf die so entstandenen Komplexe ausgeübt werden. Diese Dissertation beschreibt das Design, die dünnfilmtechnische Fertigung und die Charakterisierung eines elektromagnetischen Mikroaktors, der zwei Zwecken dient: dem Transport von Komplexen entlang des Mikroaktors und dem Einschleusen der Komplexe über die Applikation des magnetischen Feldes unterstützt durch den Vorgang der Endozytose. Der Mikroaktor setzt sich aus sechs weichmagnetischen Polen und einer doppellagigen Spiralspule, die den jeweiligen Pol umschließt, zusammen. Ein geometrisch skaliertes Modell bestehend aus einem Ferritkern und handgewickelten Cu-Spulen erlaubt die Verifikation des Funktionsprinzips im Vorfeld der dünnfilmtechnischen Fertigung. Manipulationstests an magnetischen Nanopartikeln mittels geometrisch skaliertem Modell und elektromagnetischem Mikroaktor dienen dem Nachweis der Kontrollierbarkeit von Nanopartikel-Gen-Komplexen.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Einen entscheidenden Einfluss auf die Lebensdauer von Wälzlagern haben Schmierfette. Sie bestehen aus einem Grundöl, einem Verdicker und Additiven. Die Lagerlebensdauer lässt sich durch die Schmierfettgebrauchsdauer, welche über Prüfstandversuche ermittelt werden kann, definieren. Um die Schmierfettgebrauchs-dauer zu erhöhen, werden Schmierfetten Additive zugegeben. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, welchen Einfluss der Einsatz von polymeren Additiven im Schmierfett auf die Ausbildung von Rand- und Grenzschichten metallischer Oberflächen im Wälzkontakt hat. Ausgehend von am Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Tribologie durchgeführten makroskopischen Untersuchungen an Spindellagern mit Fetten, die polymere Additive enthalten, werden die Eigenschaften der Oberflächen und ausgebildeten Randschichten an diesen Lagern untersucht. Hierfür wird ein Nanoindenter eingesetzt, welcher es erlaubt, die Härten der Randschichten, das Kraft- Eindringverhalten und Oberflächentopografien aufzunehmen sowie Ritz-untersuchungen durchzuführen. Mithilfe der ermittelten Randschicht- und Oberflächeneigenschaften werden die Einflüsse der unterschiedlichen Polymeradditive auf den Verschleiß untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Polymere die ausgebildeten Randschichten der Wälzlager entscheidend beeinflussen. Die ermittelten Ergebnisse werden mit den Schmierfettgebrauchsdauern aus den Dauerversuchen im Zusammenhang betrachtet.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Die Fertigung von Elektroden für Mikro-Funkenerosion (Micro Electro Discharge Machining – µ-EDM) mittels mikrotechnischer Prozesse stellt eine attraktive Alternative zu konventionellen Fertigungsprozessen dar. Fotolithografieprozesse dienen dabei dazu, organische Mikroformen mit Höhen zwischen 20 µm und 650 µm für die galvanische Abscheidung zu erzeugen. Die Füllung der Mikroformen erfolgt durch galvanische Abscheidung. Während sich zeigt, dass sich klassische Fotoresists weniger als Formmaterial eignen, können mit dem fotoempfindlichen Epoxidharz SU-8TM geeignete Mikroformen bei hohem Aspektverhältnis hergestellt werden. Allerdings gibt es für SU-8TM im Gegensatz zu klassischen Fotoresists keine Lösungsmittel, welche ein Entfernen nach der Nutzung gestatten. Einen erfolgreichen Ansatz zum Entfernen stellt der Einsatz eines neu entwickelten Plasmaveraschungs-prozesses dar, welcher dazu dient, die SU-8TM-Formen mittels Trockenätzen zu entfernen.
Bei der Abscheidung des Elektrodenwerkstoffs stellt ein galvanisches Auffüllen der schmalen und gleichzeitig tiefen Mikroformen die Hauptherausforderung dar. Als Elektrodenwerkstoffe werden Cu, WCu und CoFe sowie Cu mit eingelagerten WC-Partikeln untersucht. Die fertiggestellten Elektroden werden vom Kooperations-partner Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen erprobt.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung und Fertigung eines miniaturisierten Wegmesssystems, das auf dem Inductosyn®-Prinzip beruht. Das herkömmliche Inductosyn®-System weist eine stationäre Komponente mit Primär-Mäanderspule (Ständer) und eine bewegliche Komponente mit zwei Sekundär-Mäanderspulen (Läufer) auf. Die zwei Sekundärspulen sind um eine Viertelperiode zueinander verschoben (Sinus- und Kosinusspule). Im Gegensatz zum herkömmlichen Inductosyn® werden im miniaturisierten Inductosyn® weichmagnetische Flussführungssysteme zwischen den Spulenwindungen in den Ständer sowie in den Läufer integriert, um die Kopplung zwischen den Mäanderspulen zu vergrößern und damit die durch die Miniaturisierung der Mäanderspulen entstandene Verkleinerung der induzierten Signale teilweise zu kompensieren. Die verbesserte Version des Mikro-Inductosyn®-Systems besitzt zwei Paare der Sinus- und Kosinusspule, um einen eventuellen Keilfehler (die Verkippung des Läufers zum Ständer), der bei der Integration der Primär- und Sekundärkomponenten in das Gesamtsystem entstehen könnte, zu minimieren. Der Keilfehler kann zu einer ungleichen Kopplung zwischen der Primärspule und der Sinus- sowie der Kosinusspule führen. Einen wichtigen Punkt bei der Realisierung des Mikro-Inductosyn®-Systems stellt die Entwicklung der Fertigungstechnologie dar. Zudem steht der Gesamtaufbau im Fokus der Untersuchungen. Eine parallele Bewegung der Sekundärkomponente relativ zur Primärkomponente ist erforderlich sowie die Realisierung eines kleinen Luftspaltes (von wenigen µm) zwischen den beiden Komponenten und die Minimierung von Luftspaltvariationen.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Die Datenspeicherung ist in vielen Anwendungsbereichen ein wichtiger und fester Bestandteil geworden und in Bereichen wie der Konstruktion, Fertigung, Logistik und Qualitätssicherung nicht mehr wegzudenken. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Datenspeichersystem entwickelt, das es ermöglicht, Daten direkt in Bauteile einzubringen, wodurch eine Verschmelzung von Bauteil und Information realisiert wird. Dabei kommt für die Datenaufzeichnung ein bewährtes Verfahren aus der magnetischen Datentechnik zum Einsatz. Für die Datenwiedergabe wird ein magneto-optisches Verfahren verwendet.
Der Vorteil dieses Speichersystems ist die Möglichkeit des Überschreibens der vorherigen Daten, wodurch die Daten immer aktuell gehalten werden können. Im Hinblick auf den Einsatzbereich in der Fertigungsstraße wird durch das magneto-optische Auslesen ein Verfahren umgesetzt, das Daten aus einer Distanz detektieren kann. Hierzu wird der magneto-optische KERR-Effekt genutzt, der es ermöglicht, die unterschiedlichen Magnetisierungszustände an der Oberfläche zu detektieren.
Aktualisiert: 2019-10-17
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