"Sensorineurale Hörstörungen können mit einem Cochlea-Implantat behandelt werden. Dazu wird ein Elektrodenträger (ET) vom Chirurgen in die Cochlea inseriert, um dort die geschädigten Haarzellen zu ersetzen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem ET und dessen Insertionsprozess in die Cochlea. Dazu werden digitale und anschließend physikalische, planare Modelle der humanen Cochlea erstellt. Es werden Einflussfaktoren auf den Insertionsprozess systematisiert. Mit dem Ziel einer Reduktion der Insertionskräfte werden drei ausgewählte Einflussfaktoren mit eigens hergestellten Labormustern untersucht: Die Geometrie der Cochleamodelle, die Insertionsgeschwindigkeit des ETs und eine Alginat-Beschichtung des ETs.
Abschließend wird ein fluidisch-aktuierter, nachgiebiger Mechanismus zur Funktionalisierung des ETs betrachtet. Die Skalierbarkeit dieses Mechanismus wird analytisch und numerisch gezeigt. Die Synthese des fluidmechanischen Aktuators liefert dessen geometrische Maße, um unter Druckbeaufschlagung mit definiertem Druck einer vorgegebenen Form zu entsprechen.
Aktualisiert: 2023-01-05
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Nachgiebige Mechanismen (NM) sind in technischen Anwendungen aufgrund ihrer Vorteile weit verbreitet. Die Berechnung des Verformungsverhaltens unter dem Einfluss äußerer Belastungen stellt aufgrund von geometrischer Nichtlinearität eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Mit Hilfe der in dieser Arbeit beschriebenen Modellgleichungen auf Basis der nichtlinearen Balkentheorie können ebene und räumliche NM sekundenschnell numerisch berechnet werden. Dazu werden über reine Biegung hinaus, Querkraftschub und Querkontraktion im Modell berücksichtigt und Empfehlungen für die zu verwendende Theorie abgeleitet. Zudem werden Algorithmen zur Dimensionierung von NM gegeben, mit Hilfe derer die Verformungseigenschaften im Hinblick auf konkrete Zielkriterien verbessert werden können. Abschließend werden die Methoden in drei eigenständig ausführbare und frei zugängliche Softwarewerkzeuge implementiert. Durch deren Entwicklung wird ein Beitrag zum Entwurf sowie zur Analyse und Synthese von NM geleistet.
Aktualisiert: 2023-05-02
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Zum Greifen verschiedener Greifobjekte finden fluidmechanische nachgiebige Aktuatoren (FNA) auf Silikonbasis als Greifer zunehmend Verbreitung. Im Rahmen der Arbeit wird eine allgemeine Klassifikation für FNA vorgestellt. Die Entwicklung von FNA wird am Beispiel eines geschlossenen Sauggreifers detailliert beschrieben. Die Besonderheiten des Sauggreifers sind dessen greifobjektseitige Membran und dessen nichtlineare Federkennlinie, die zu einem Bewegungsverhalten mit Durchschlag führt. Einen wesentlichen Beitrag dieser Arbeit bilden die Formulierungen allgemeiner Vorgehensweisen für das Erreichen festgelegter FNA-Kennwerte anhand ausgewählter Geometrie- und Materialparameter. Zudem werden prinzipielle Lösungen für die Implementierung einer stoffkohärenten sowie nachgiebigen Sensorik für FNA auf Silikonbasis vorgestellt. Durch die Gesamtschau der untersuchten FNA-Eigenschaften liefert die Arbeit einen Beitrag zu multifunktionalen FNA sowie auch zum Vorgehen bei deren Entwicklung.
Aktualisiert: 2023-01-31
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Sicherheitsventile für Gasrohrleitungen sind unverzichtbare Schutzvorrichtungen, die den Austritt großer Gasmengen im Havariefall verhindern. Die bisher bekannten Sicherheitsventile weisen einen gravierenden Nachteil auf, da diese nach dem Auslösen selbsttätig wieder öffnen und potentielle Gefahrenquellen unerkannt bleiben. Der wesentliche Vorteil eines neuartigen Sicherheitsventils beruht auf der bistabilen Schaltcharakteristik durch den Einsatz vorgespannter nachgiebiger Aufhängungselemente. Die Dimensionierung eines solchen Ventils erfordert viel Erfahrung im Umgang mit numerischen Simulationswerkzeugen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der nachgiebigen Aufhängungselemente und dem resultierenden Ventilschaltverhalten. Das Ziel besteht darin, ein einfach anzuwendendes Berechnungsmodell zur Verfügung zu stellen. Darüber hinaus wird das Modell anhand experimenteller Untersuchungen an realen Aufhängungselementen validiert und das Verhalten von verschiedenen Ventilprototypen im praktischen Einsatz an Versuchsanlagen betrachtet. Die Ergebnisse können auch zur Dimensionierung von bistabilen Systemen in anderen Anwendungsfeldern genutzt werden.
Aktualisiert: 2023-01-31
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