Aktualisiert: 2023-07-02
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Montage in der industriellen Produktion
Schlüsselwort: Mikromontage
Sensoreinsatz in der telepräsenten Mikromontage
Trotz aller Bestrebungen zur Automatisierung von Produktionsabläufen bei der Montage variantenreicher, hybrider Mikrosysteme in Kleinst- und Kleinserien werden auch in Zukunft manuell durchgeführte Montageoperationen unverzichtbar bleiben. Die begrenzten sensormotorischen Fähigkeiten des Menschen stellen jedoch ein erhebliches Hindernis für die Handhabung von Mikrobauteilen dar. Hauptziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Unterstützung des Menschen bei der manuellen Montage miniaturisierter Bauteile durch den Einsatz von Telepräsenz. Hierzu wurde eine Methodik zur Erstellung einer telepräsenzspezifischen Sensorbibliothek sowie ein Vorgehensmodell zur telepräsenzgerechten und prozessbezogenen Auswahl von Sensormodulen und deren Integration in eine telepräsente Mikromontageanlage entwickelt. Die Praxistauglichkeit der entwickelten Sensorbibliothek wurde an Hand einer Pilotanlage am Beispiel eines transatlantischen Teleoperationsexperiments nachgewiesen.
Aktualisiert: 2022-12-19
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Montage in der industriellen Produktion
Montage in der industriellen Produktion
Direktmontage von Piezokeramik-Bauelementen in mikrostrukturierte Bleche
Bisher erfolgt die Herstellung aktiver Strukturbauteile aus Metallblech durch Aufkleben piezokeramischer Module. Dieser Ansatz stößt an Grenzen, wenn beispielsweise für die Strukturüberwachung eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren in komplex geformte Strukturbauteile integriert werden soll. Ein Lösungsansatz ist die Direktmontage
miniaturisierter Piezokeramik-Bauelemente ohne Gehäuse.
Die Arbeit stellt zunächst eine Methodik für die Bauteilauslegung und die Entwicklung von Produktionsprozessen für aktive Strukturbauteile mit direkt integrierten Piezokeramik-Bauelementen vor. Davon ausgehend wird ein Konzept für die Direktmontage in mikrostrukturierte Bleche erarbeitet.
Die Mikrostrukturierung der Bleche erfolgt durch Umformen oder Fräsen mit zehn parallelen Mikrokavitäten. Die Piezokeramik-Bauelemente sind Verbunde aus zehn parallelen Piezokeramik-Fasern. Die Fertigung der Piezokeramik-Bauelemente erfolgt durch Trennschleifen und Fügen von Piezokeramik-Platten. Schließlich wird ein automatisierter Mikromontageprozess konzipiert und umgesetzt, mit dem Piezokeramik-
Bauelemente in einem Montageschritt mit Fügespalten unter 16 μm reproduzierbar in Mikrokavitäten eingelegt werden. Das Fügen der Piezokeramik-Bauelemente in Blech durch Umformen und Kleben wurde untersucht. Bleche mit integrierten Piezokeramik-Bauelementen konnten durch Tiefziehen umgeformt werden.
Der Funktionsnachweis direkt integrierter Piezokeramik-Bauelemente in Blech erfolgte durch Anregung und Detektion elastischer Materialwellen in Aluminiumblech sowie durch die Messung des Sensorsignals bei periodischer Erregung.
Aktualisiert: 2019-08-29
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Entwicklung und Fertigung eines Flexleiter-basierten magnetischen Schreibkopfes
Bauteile, die eine inhärente Verbindung mit der dazugehörigen Information aufweisen, werden im Sonderforschungsbereich 653 als „gentelligent“ (GI) bezeichnet. Die GI-Technologie ermöglicht die Kennzeichnung und Identifikation von Bauteilen in einer industriellen Fertigungsumgebung ohne Barcodes oder RFID-Chips.
Die vorliegende Arbeit stellt den Entwurf, die Entwicklung sowie die dünnfilmtechnische Fertigung und Charakterisierung eines neuartigen, magnetischen Schreibkopfes dar. Mit diesem Schreibkopf werden die Informationen direkt auf der GI-Bauteiloberfläche gespeichert. Um eine optimale Anpassung des Schreibkopfes während der Datenspeicherung an eine unebene GI-Oberfläche zu ermöglichen, kommen anstatt eines starren Substrates flexible Materialien zum Einsatz. Außerdem entsteht im Rahmen dieser Arbeit ein neues, effizientes und modulares Konzept zur schnellen und kostengünstigen Fertigung von Mikrosystemen. Hierzu werden gezielt die Methoden, wie substratlose und doppelseitige Fertigung, Montage durch Verkleben und hochpräzises Bohren eingesetzt und kombiniert.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Roboter mit Mikroantriebstechnik für die Mikromontage im Desktop-Factory-Format
Miniaturisierte Produktionsanlagen – Desktop Factories – eröffnen Perspektiven für eine wirtschaftliche Automatisierung in der Mikromontage. Für den Antriebsstrang der darin eingesetzten Roboter kommen Mikrogetriebe als praktikable Lösung in Frage. Diese Getriebe weisen jedoch Übertragungsfehler auf, die bisher kaum betrachtet wurden und noch ein Hindernis für die Einsetzbarkeit in Handhabungsgeräten und Werkzeugmaschinen darstellen. Wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit ist, exemplarisch anhand eines miniaturisierten Roboters, der in einer miniaturisierten Mikromontagezelle eingesetzt wird, Erkenntnisse und Methoden zu erarbeiten, die den Übertragungsfehler der MHD-Getriebe erfassen, mathematisch nachbilden und regelungstechnisch kompensieren. Damit wird eine prozesssichere Einsetzbarkeit dieser Getriebe in miniaturisierten Handhabungsgeräten für die Mikromontage ermöglicht.
Aktualisiert: 2019-03-15
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Auslegung und Optimierung von festkörpergelenkbasierten Parallelkinematiken für die Montage von optischen Komponenten
In dieser Arbeit befasst sich der Autor mit dem Einsatz von Festkörpergelenken in parallelkinematischen Manipulatoren zur Erzeugung von hochpräzisen, sechsachsigen Positionierbewegungen. Dabei wird zum einen eine Methodik erarbeitet, die eine Auslegung und Optimierung derartiger Mechanismen in wenigen Schritten ermöglicht. Zum anderen wird speziell für die Montage von optischen Bauteilen ein Mikromanipulator realisiert und an verschiedenen Beispielen aus der Lasertechnik erprobt.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Methode zur Anwendung der berührungslosen Handhabung mittels Ultraschall im automatisierten Montageprozess
Methode zur Anwendung der berührungslosen Handhabung mittels Ultraschall im automatisierten Montageprozess
Aktualisiert: 2019-12-04
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Montage in der industriellen Produktion
Unterstützung automatisierter Mikroproduktion durch wandlungsfähige Montageanlagen
Summary
In this thesis an approach, firstly, device-specific conditions for flexible assembly plants are determined and related to functionally subdivided device classes. This forms the basis for a valuation and a selection of appropriate equipment and allows the identification of gaps in the state of the art. For programming and controlling the equipment a system based in task oriented programming is proposed. This system is able to plan and execute assembly processes autonomously.
Aktualisiert: 2019-03-15
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Faseroptisches Streifenprojektionssystem zur Inline-Erfassung von 3D-Oberflächengeometrien für die Mikromontage
In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiger 3D-Sensor zur inline Form- und Lageerkennung von Mikrobauteilen bei der Montage hybrider Mikrosysteme entwickelt.
Dazu wird zunächst der Stand der Technik bei der Montage hybrider Mikrosysteme und der heute verwendeten Prozessüberwachung in diesem Umfeld betrachtet. Dabei zeigt sich, dass im Hinblick auf das generelle Ziel einer Automatisierung der Montagevorgänge ein entsprechender Sensor zur Aufnahme von 3D-Geometrien der zu montierenden Mikrobauteile fehlt.
Eine Untersuchung vorhandener Systeme und Prinzipien zur 3D-Erfassung von Mikrobauteilen bringt Aufschluss über die prinzipiellen Möglichkeiten, dreidimensionale Geometrien aufzunehmen. Daraus wird in Verbindung mit den schon im Stand der Technik dargestellten Möglichkeiten der Faseroptik die Idee des faseroptischen Streifenprojektionssystems entwickelt und ein entsprechendes Konzept zum Aufbau eines solchen Systems ausgearbeitet.
Zur Umsetzung dieses Konzeptes werden daran anschließend die benötigten Komponenten bewertet und ausgewählt. Beim Aufbau des Systems zeigen sich dann deutlich die Schwächen der Übertragung der Streifenbilder über die Endoskope.
Daher müssen speziell angepasste Bildverarbeitungsalgorithmen entwickelt werden, die diese Schwächen kompensieren und mit diesem System die 3D-Aufnahme von Mikrobauteilen ermöglichen.
Aktualisiert: 2021-07-10
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