Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt die Entwicklung eines neuartigen Maschinenkonzepts für die Bahnerosion mit gasförmigem Dielektrikum. Die Maschine verfügt über einen für die Trockenfunkenerosion entwickelten IsoPuls-Relaxationsgenerator, welcher die Variabilität und Steuerbarkeit eines statischen Generators mit der hohen Entladefrequenz sowie geringen Entladeenergien von Relaxationsgeneratoren kombiniert, sowie auch über eine technologisch optimierte Maschinensteuerung. Die technologischen Untersuchungen und erzielten Erosionsergebnisse zeigen die Eignung des vorgestellten Maschinenkonzepts sowie das Anwendungspotenzial der Bahnerosion mit gasförmigem Dielektrikum für den Einsatz in der Mikroproduktion. Damit liefert diese Arbeit nicht nur einen Beitrag zum besseren Prozessverständnis der Trockenfunkenerosion, sondern zeigt auch eine Vorgehensweise auf, wie ein innovatives Maschinenkonzept und die zugrunde liegende Technologie zu realisieren sind.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt die Entwicklung eines neuartigen Maschinenkonzepts für die Bahnerosion mit gasförmigem Dielektrikum. Die Maschine verfügt über einen für die Trockenfunkenerosion entwickelten IsoPuls-Relaxationsgenerator, welcher die Variabilität und Steuerbarkeit eines statischen Generators mit der hohen Entladefrequenz sowie geringen Entladeenergien von Relaxationsgeneratoren kombiniert, sowie auch über eine technologisch optimierte Maschinensteuerung. Die technologischen Untersuchungen und erzielten Erosionsergebnisse zeigen die Eignung des vorgestellten Maschinenkonzepts sowie das Anwendungspotenzial der Bahnerosion mit gasförmigem Dielektrikum für den Einsatz in der Mikroproduktion. Damit liefert diese Arbeit nicht nur einen Beitrag zum besseren Prozessverständnis der Trockenfunkenerosion, sondern zeigt auch eine Vorgehensweise auf, wie ein innovatives Maschinenkonzept und die zugrunde liegende Technologie zu realisieren sind.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Es wird eine Methode zur zeit- und kosteneffizienten automatisierten Produktion von Mikrobauteilen, insbesondere im Bereich der Mikrokaltumformung, vorgestellt. Der aus der Fertigung mit Folgeverbundwerkzeugen bekannte Grundansatz liegt darin, die Bauteile während der Produktion verkettet zu lassen und als endlosen Teileverbund durch die einzelnen Produktionsschritte einer mehrstufigen Fertigung zu fördern.
In der Fertigung von Blechbauteilen mit Abmessungen im Makrobereich wird die Feinpositionierung in der Bearbeitungsposition üblicherweise mit Fangstiften realisiert. In der Mikrofertigung ist dieses Vorgehen jedoch oft ungeeignet, da keine Möglichkeit zur Integration entsprechender Referenzstrukturen in den Teileverbund besteht und die Teileverbundstruktur eine sehr geringe Steifigkeit aufweist und sich somit während der Fertigung elastisch oder sogar plastisch ändern kann.
Die vorgestellte Methode ermöglicht die Anwendung der Teileverbundfertigung für eben solche Fälle, indem die Messung der Bauteilposition mittels eines Bild- bzw. Zeilensensors erfolgt und die Feinpositionierung durch die Förderer realisiert wird. Es wird eine im Hinblick auf die speziellen Anforderungen entwickelte Methode zur Referenzierung der Bauteile während des Förderns vorgestellt. In ausführlichen Simulationen sowie experimentellen Untersuchungen wird der Einfluss einzelner Systemparameter zunächst isoliert betrachtet. Anschließend werden die gewonnen Erkenntnisse zusammengeführt und anhand eines praktischen Beispiels die in der industriellen Anwendung bestehenden Herausforderungen sowie erreichbare Kennwerte aufgezeigt.
Aktualisiert: 2022-04-21
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Der laserinduzierte chemische Ätzprozess (engl.: laser chemical machining, LCM) ist ein neues Verfahren zur Oberflächenstrukturierung von Werkzeugmetallen. Ein fokussierter Laserstrahl erwärmt die Oberfläche des in einem Ätzmittel befindlichen Bauteils und aktiviert einen lokalen Materialabtrag durch eine chemische Reaktion. Bei der LCM-Produktion entsteht eine Bauteilgeometrie durch mehrere einzelne Abtragsprozesse. Aufgrund der Interaktionen zwischen den Teilsystemen der LCM-Anlage sowie der Wechselwirkungen zwischen den Abtragsprozessen, ist die Genauigkeit der modellbasierten Vorhersagen der LCM-Produktion begrenzt. Um die Simulationsabweichung zu kompensieren, wird ein Qualitätsregelungssystem bestehend aus einer produktionsdiskreten, einer prozessnahen und einer in-Prozess Regelung untersucht. Die produktionsdiskrete Regelung stellt den Schwerpunkt der Arbeit dar und wird basierend auf einer post-Produktion-Messung realisiert. Dabei wird die hergestellte Bauteilgeometrie nach der Produktion gemessen und mit der Sollgeometrie verglichen. Entsprechend der Abweichungen bezüglich der Sollgeometrie adaptiert der Qualitätsregler die Prozessparameter für nachfolgende Produktionen. Somit wird die Bauteilgeometrie während der Produktionskette stetig optimiert. Dieser Regelungsansatz wird anhand der Herstellung eines viereckigen Gesenks erprobt. Die prozessnahe und in-Prozess Regelung werden in dieser Arbeit ausblickend konzipiert. Mit der entwickelten produktionsdiskreten Qualitätsregelung konnte Anzahl der Bearbeitungszyklen bei der Anlaufphase für die Herstellung einer neuen Geometrie mit Fertigungstoleranz bis 5µm von mehr als 10 auf 2-3 reduziert werden. Folglich lässt sich mit der Qualitätsregelung der Herstellungsaufwand für Mikrowerkzeuge stark reduzieren.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Gemeinsames Kolloquium der Sonderforschungsbereiche "Montage hybrider Mikrosysteme", "Mikrourformen", "Konstruktion und Fertigung aktiver Mikrosysteme" und "Mikrokaltumformen" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).
Aktualisiert: 2020-03-06
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Das Verbundprojekt 'Logistikkonzept für die wandelbare Mikroproduktion durch hoch flexible
Materialflusstechnik – AutoMiPro' ist ein im BMBF-Rahmenkonzept 'Forschung für die Produktion
von morgen' (Förderkennzeichen 02PB3140) gefördertes Projekt.
Das Ziel des Verbundvorhabens 'AutoMiPro' war die Schaffung soft- und hardwareseitiger
Lösungen für die besonderen Anforderungen und Randbedingungen der durch kleine Stückzahlen
und hohe Variantenzahl geprägten Mikro- und Präzisionstechnik. Es umfasste die Entwicklung
methodischer (Konzept), informationstechnischer (Software) und anlagentechnischer (Hardware)
Komponenten.
Im Rahmen des Projektes wurden vier wesentliche Technologien entwickelt und in einer Demonstrationsanlage
zu einer Produktionseinheit zusammengeführt:
• Bauteilträger und Transportbehälter: Passiv fixierende, automatisiert handhabbare Bauteilträger
und für den manuellen Transport geeignete Transportbehälter mit integrierter RFID-Speichertechnologie
zur Verknüpfung von Material und Datenfluss.
• Transport und Handhabungstechnik für eine anlageninterne, automatisierte Material- und
Datenlogistik inklusive Bauteilträgertransport und Bauteilzuführung und universell einsetzbare
Greiftechnik.
• Steuerungstechnik: Universell einsetzbare, skalierbare und flexibel agierende Steuerungsarchitektur
für Handhabungs- und Montageoperationen verschiedenster Bauteilgeometrien
und Montageprozesse.
• Datenverwaltung: Wandelbare RFID basierte Datenverwaltung zur Realisierung eines unternehmensübergreifenden
und bauteilspezifischen Datenflusses.
Der Vorteil des entwickelten logistischen Systems beruht auf einer durchgängigen Automatisierung
der unternehmensübergreifenden Produktionskette. Des Weiteren ermöglichen die universell
einsetzbaren Werkzeuge und die entsprechende Steuerungsstruktur eine deutliche Reduzierung
bauteil- und prozessspezifischen Entwicklungs- Konstruktions- und Programmieraufwands.
Aktualisiert: 2021-07-10
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