Inhalt dieser Arbeit ist die Untersuchung piezoelektrischer Halbkugelschalen als Antriebsresonatoren für planare Ultraschallmotoren. Die im Rahmen dieser Arbeit entstandene innovative Antriebsbauform soll aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und eines magnetfeldfreien Antriebskonzepts eine attraktive Alternative zu den herkömmlichen planaren Präzisionspositionier-
systemen bieten. Es werden die gebräuchlichsten Konzepte der Mikropositionierung im Rahmen einer Stand-der-Technik-Analyse vorgestellt, mit denen das hier vorgestellte System in den Kontext gesetzt wird.
Halbkugelschalen stellen die relevante Resonatorkomponente dar und werden sowohl simulativ als auch messtechnisch auf ihr Schwingungsverhalten überprüft. Hierbei wird mit moderner Laser-Doppler-Vibrometrie-Messtechnik die Schwingung des an der Spitze der Halbkugelschale befindlichen Reibstößels sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung untersucht. Die Abtriebstrajektorie soll hierdurch ermittelt werden. Die Einflussfaktoren auf die Abtriebstrajektorie, die durch simulative Untersuchungen gewonnen werden können, sollen durch Messungen überprüft und verifiziert werden. Auf diese Weise können Optimierungspotenziale des multidimensionalen Stehwellenresonators gezeigt und umgesetzt werden. Insbesondere soll der Einfluss verschiedener Piezomaterialien für diesen Resonatortyp ermittelt werden.
Am Ende steht ein aufgebauter planaren Ultraschallmotor, der auf nur einer Läuferebene sowohl translatorische als auch rotatorische Bewegungen durchführen kann. Neben dem mechanischen Aufbau der Positionierungsplattform wird die elektrische Ansteuerung zur Richtungssteuerung und Ansätze einer Regelung zur Verwendung des Antriebs als Positioniersystem gezeigt. Es folgt die Charakterisierung der Kräfte und der Geschwindigkeit. Hierbei entstehen Leistungskennfelder für mehrere Prototypen, die sich hinsichtlich Piezomaterial und Halterungsart unterscheiden.
Als Abschluss werden für die Praxis relevante Abwandlungen und Optimierungspotenziale des planaren Motors aufgezeigt. Zudem werden Anwendungen beschrieben, in denen von den Vorteilen des gezeigten Antriebssystems profitiert werden kann.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Inhalt dieser Arbeit ist die Untersuchung piezoelektrischer Halbkugelschalen als Antriebsresonatoren für planare Ultraschallmotoren. Die im Rahmen dieser Arbeit entstandene innovative Antriebsbauform soll aufgrund ihrer geringen Bauhöhe und eines magnetfeldfreien Antriebskonzepts eine attraktive Alternative zu den herkömmlichen planaren Präzisionspositionier-
systemen bieten. Es werden die gebräuchlichsten Konzepte der Mikropositionierung im Rahmen einer Stand-der-Technik-Analyse vorgestellt, mit denen das hier vorgestellte System in den Kontext gesetzt wird.
Halbkugelschalen stellen die relevante Resonatorkomponente dar und werden sowohl simulativ als auch messtechnisch auf ihr Schwingungsverhalten überprüft. Hierbei wird mit moderner Laser-Doppler-Vibrometrie-Messtechnik die Schwingung des an der Spitze der Halbkugelschale befindlichen Reibstößels sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung untersucht. Die Abtriebstrajektorie soll hierdurch ermittelt werden. Die Einflussfaktoren auf die Abtriebstrajektorie, die durch simulative Untersuchungen gewonnen werden können, sollen durch Messungen überprüft und verifiziert werden. Auf diese Weise können Optimierungspotenziale des multidimensionalen Stehwellenresonators gezeigt und umgesetzt werden. Insbesondere soll der Einfluss verschiedener Piezomaterialien für diesen Resonatortyp ermittelt werden.
Am Ende steht ein aufgebauter planaren Ultraschallmotor, der auf nur einer Läuferebene sowohl translatorische als auch rotatorische Bewegungen durchführen kann. Neben dem mechanischen Aufbau der Positionierungsplattform wird die elektrische Ansteuerung zur Richtungssteuerung und Ansätze einer Regelung zur Verwendung des Antriebs als Positioniersystem gezeigt. Es folgt die Charakterisierung der Kräfte und der Geschwindigkeit. Hierbei entstehen Leistungskennfelder für mehrere Prototypen, die sich hinsichtlich Piezomaterial und Halterungsart unterscheiden.
Als Abschluss werden für die Praxis relevante Abwandlungen und Optimierungspotenziale des planaren Motors aufgezeigt. Zudem werden Anwendungen beschrieben, in denen von den Vorteilen des gezeigten Antriebssystems profitiert werden kann.
Aktualisiert: 2022-11-10
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Beim abwechselnden Aufheizen und Abkühlen von Kunststoffspritzguss-Formwerkzeugen ist die konventionelle fluid-dynamische Prozessführung energieintensiv und wenig effizient. Neben stetig steigenden Anforderungen an die Bauteilqualität spielen vermehrt der Energiepreis und das wachsende Umweltbewusstsein eine entscheidende Rolle bei der Wahl der Temperiertechnologie.
Mit der induktiven Temperierung von Formwerkzeugbau steht eine energieeffiziente Temperiermethode zur Verfügung, welche zu einem Umdenken in der traditionell geprägten Werkzeugbaubranche führt aber bislang nur in Nischenanwendungen Anklang gefunden hat. Insbesondere der Präzisionsspritzguss, die Verarbeitung von höchstgefüllten elektrisch und thermisch leitfähigen Thermoplasten oder die spritzgusstechnische Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen, zeigten bislang das Leistungsvermögen der induktiv-variothermen Temperierung im Werkzeugbau auf.
Induktiv variotherm temperierte Spritzgieß- oder Heißpresswerkzeuge stellen aufgrund der Anzahl aller Einzelkomponenten ein komplexes Gesamtsystem dar. Um deren kosteneffiziente Konstruktion und Optimierung zur ermöglichen ist eine sorgsame simulativ gestützte Werkzeugauslegung notwendig.
Einen zentralen Aspekt dieser Arbeit bildet die Kombination eines unkonventionellen Werkzeugmaterials mit der simulativ optimierten induktiven Temperierung. Als Ziel galt es die Nachteile, wie beispielsweise hohen Energieaufwand, hohe Materialkosten und lange Zykluszeiten, konventioneller variotherm temperierter Stahlwerkzeuge ausgleichen zu können. Ein messtechnischen Ansatz zur Erfassung der Verlustleistung infolge der eingeprägten Wirbelströme von vollintegrierten Induktoren stellt einen weiteren Punkt dieser Arbeit dar und ergänzt die vorangegangenen ganzheitlichen simulativen Ansätze um quantitative Messwerte. Dieser Ansatz erfolgt mit dem Ziel sowohl gängige Werkzeugstähle hinsichtlich ihrer induktiven Erwärmungsleistung einordnen zu können, als auch ohne simulative Erkenntnisse den Auslegungsprozess im Hinblick auf eine vereinfachte Abschätzung der Aufheizzeit durch entsprechende stahlspezifische Kennfelder zu ermöglichen.
Im Rahmen eines öffentlich BMBF-geförderten Forschungsprojekts wurde in Zusammenarbeit mit Forschungspartnern ein neues, unkonventionelles, hybriden Werkzeugkonzepts gemeinschaftlich entwickelt. Um die Vorteile des hybriden Heißpresswerkzeugs sowie die Besonderheit des elektromagnetisch permeablen Materials (ultra-hochfester Beton) in Kombination mit der induktiven Temperierung aufzeigen zu können, wurden in Laborversuchen höchstgeffüllte, elektrisch und thermisch leitfähige graphitische Compoundplatten induktiver Erwärmung heißgepresst.
Im zweiten Teil der Arbeit wird das differenz-kalorimetrisch Messverfahren zur Erfassung der Verlustleistung für vollintegrierte Induktoren in Kunststoffspritzgieß- oder Heißpresswerkzeugen angewandt. Das Messverfahren wird thermodynamisch diskutiert sowie die konstruktive Auslegung erörtert. Anhand der durchgeführten Versuche an drei gängigen Kunststoffformstählen werden die Messdaten statistisch ausgewertet, interpoliert, zu stahlspezifischen Kennfeldern erweitert und miteinander verglichen. Die gewonnenen Kennfelder werden durch frequenzspezifische Simulationsdaten ergänzt und in eine darauf basierende Handlungsrichtlinie zur Abschätzung der Aufheizzeit und -rate integriert.
Aktualisiert: 2022-11-03
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Im Rahmen dieser Arbeit werden die Potentiale der Leistungssteigerung von elektrodynamischen Flachspulantrieben durch Verbesserung des thermischen Teilsystems betrachtet. Zentrale Punkte sind dabei die Steigerungen von Wärmeübertragungsmechanismen innerhalb und außerhalb der Antriebsspule.
Zur Steigerung der Wärmeübertragungsmechanismen innerhalb der Spulen wird eine Antriebsspule auf Leiterplattenbasis entwickelt. In einem automatisierten Dimensionierungsablauf werden dabei die geometrischen und elektrischen Parameter der Spule optimiert und das fertige Leiterplattenlayout erstellt. In Kombination mit der Fertigung von Leiterplatten ergeben sich daraus erhebliche Vorteile gegenüber konventionell gewickelten Spulen durch eine hohe reproduzierbare Qualität der Spule sowie durch kurze Durchlaufzeiten des gesamten Prozessablaufs.
Im direkten Vergleich zur herkömmlich gewickelten Runddrahtspule kann mit der Leiterplattenspule der Kupferfüllfaktor erhöht und die Leistungsdichte gesteigert werden.
In einem Testantrieb werden final beide Spulenarten messtechnisch untersucht und verglichen. Bei gleicher Spulentemperatur wird dabei ein 12,6 % höheres Kraftniveau mit der Leiterplattenspule erreicht.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass durch alternative Spulenarten nicht nur die Leistungsfähigkeit von Flachspulantrieben gesteigert, sondern auch der Prozessablauf, von der Auslegung bis zur fertigen Spule, deutlich verkürzt werden kann.
Zur Steigerung der Wärmeübertragungsmechanismen außerhalb der Spule wird aufgrund des begrenzten Raumvolumens im Flachspulantrieb zunächst ein neuartiges reibungsloses Fächerkühlsystem entwickelt, optimiert und charakterisiert.
Neben einem geringen Energieverbrauch und einem geräuschlosen Betrieb, zählen auch die gute Anpassungsfähigkeit an problemspezifische Kühlaufgaben zu den Vorteilen der Fächerkühlung gegenüber anderen Systemen. Experimentelle Untersuchungen an einem Flachspulantrieb zeigen, dass durch die Fächerkühlung die Spule im Antrieb effizient und effektiv, ohne Bildung von Hotspots, gekühlt wird. Mit einer Leistungsaufnahme der Fächerkühlung von 31 mW kann eine Steigerung des Kraftniveaus um 11 % erreicht werden.
Für einen autonomen Betrieb des Fächers wird in einem weiteren Entwicklungsschritt Aktorik‚ Sensorik und Elektronik auf einer starrflexiblen Leiterplatte vereint, Durch die Energieversorgung des Moduls über eine USB-Schnittstelle ist der Fächer vielseitig einsetzbar.
Aktualisiert: 2021-07-26
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Im Rahmen dieser Arbeit werden die Potentiale der Leistungssteigerung von elektrodynamischen Flachspulantrieben durch Verbesserung des thermischen Teilsystems betrachtet. Zentrale Punkte sind dabei die Steigerungen von Wärmeübertragungsmechanismen innerhalb und außerhalb der Antriebsspule.
Zur Steigerung der Wärmeübertragungsmechanismen innerhalb der Spulen wird eine Antriebsspule auf Leiterplattenbasis entwickelt. In einem automatisierten Dimensionierungsablauf werden dabei die geometrischen und elektrischen Parameter der Spule optimiert und das fertige Leiterplattenlayout erstellt. In Kombination mit der Fertigung von Leiterplatten ergeben sich daraus erhebliche Vorteile gegenüber konventionell gewickelten Spulen durch eine hohe reproduzierbare Qualität der Spule sowie durch kurze Durchlaufzeiten des gesamten Prozessablaufs.
Im direkten Vergleich zur herkömmlich gewickelten Runddrahtspule kann mit der Leiterplattenspule der Kupferfüllfaktor erhöht und die Leistungsdichte gesteigert werden.
In einem Testantrieb werden final beide Spulenarten messtechnisch untersucht und verglichen. Bei gleicher Spulentemperatur wird dabei ein 12,6 % höheres Kraftniveau mit der Leiterplattenspule erreicht.
Die Forschungsergebnisse zeigen, dass durch alternative Spulenarten nicht nur die Leistungsfähigkeit von Flachspulantrieben gesteigert, sondern auch der Prozessablauf, von der Auslegung bis zur fertigen Spule, deutlich verkürzt werden kann.
Zur Steigerung der Wärmeübertragungsmechanismen außerhalb der Spule wird aufgrund des begrenzten Raumvolumens im Flachspulantrieb zunächst ein neuartiges reibungsloses Fächerkühlsystem entwickelt, optimiert und charakterisiert.
Neben einem geringen Energieverbrauch und einem geräuschlosen Betrieb, zählen auch die gute Anpassungsfähigkeit an problemspezifische Kühlaufgaben zu den Vorteilen der Fächerkühlung gegenüber anderen Systemen. Experimentelle Untersuchungen an einem Flachspulantrieb zeigen, dass durch die Fächerkühlung die Spule im Antrieb effizient und effektiv, ohne Bildung von Hotspots, gekühlt wird. Mit einer Leistungsaufnahme der Fächerkühlung von 31 mW kann eine Steigerung des Kraftniveaus um 11 % erreicht werden.
Für einen autonomen Betrieb des Fächers wird in einem weiteren Entwicklungsschritt Aktorik‚ Sensorik und Elektronik auf einer starrflexiblen Leiterplatte vereint, Durch die Energieversorgung des Moduls über eine USB-Schnittstelle ist der Fächer vielseitig einsetzbar.
Aktualisiert: 2021-07-26
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Lineare Magnetschwebeantriebe können ohne mechanischen Kontakt zwischen Stator und Läufer betrieben werden. Der Läufer wird hierbei durch magnetische Kräfte berührungslos in einer stabilen Schwebeposition gehalten. Diese Eigenschaft eröffnet große Vorteile für industrielle Anwendungen aufgrund eines sehr geringen Verschleißes sowie einer hohen Lebensdauer. Des Weiteren werden diese Antriebe bei höchsten Anforderungen an Positioniergenauigkeit verwendet.
Der Fokus dieser Arbeit liegt in der Entwicklung von gewichtskraftkompensierten linearen Schwebeantrieben für sich verändernde Lasten auf dem Läufer. Um einen Läufer in einen Schwebezustand zu bringen, muss dessen Gewichtskraft durch eine definierte magnetische Gegenkraft kompensiert werden. Werden hierfür elektromagnetische oder elektrodynamsiche Aktoren verwendet, führt dies zu einer Temperaturerhöhung im System. Durch Kräfte von Perma-
nentmagneten kann ein Teil der Gewichtskraft kompensiert werden, wodurch die Temperaturerhöhung reduziert werden kann. Die Aktoren werden dann hauptsächlich zur Ausregelung von Störungen benötigt. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Permanentmagnetkräfte bestmöglich genutzt werden, um Verlustleistungen und Temperaturerhöhungen im Antrieb möglichst gering zu halten.
Durch Formgedächtnislegierungen ist es möglich, eine aktive Einstellung des Permanentmagnetabstandes und somit seiner Kraft vorzunehmen. Aufgrund der multistabilen Eigenschaften der magnetischen Formgedächtnislegierung hält der Aktor anschließend passiv (stromlos) seine Position. Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene Konzepte entwickelt und verglichen. Da die Dehnung der Materialien auf Festkörpereffekten beruht, entsteht kein Abrieb im System, was oft ein wichtiges Kriterium bei der Verwendung von Magnetschwebesystemen ist.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Die induktiv-variotherme Beheizung von Spritzgießwerkzeugen basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Da die Wärme bei diesem Verfahren direkt im Werkzeug erzeugt wird, stellt sie ein sehr schnelles sowie effizientes Verfahren dar. Je nach Anordnung der Induktoren werden allerdings auch Bereiche erwärmt, in denen keine Erwärmung gewünscht ist. Durch die Anbringung geeigneter Temperaturführungen in Form von Isolierungen, wie sie in dieser Arbeit gezeigt werden, lässt sich die im Werkzeug entstehende Wärme in Richtung Kavität fokussieren. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung der Heizzeit. Dennoch werden alle unmittelbar um den Induktor liegenden Werkzeugteile und damit nach wie vor auch unerwünschte Bereiche erwärmt. Daher wird in dieser Arbeit zusätzlich eine Variante zur Abschirmung und Wirbelstromführung vorgestellt. Somit können Bereiche von der Erwärmung ausgenommen werden und induzierte Wirbelströme gezielt in die gewünschte Richtung geführt werden. Dies spart zum einen unnötige Energieeinträge und zum anderen anschließende Kühlzeit.
Aktualisiert: 2021-07-26
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Adhäsive Grenzflächen Kräfte können ein regelrechtes Festkleben der Kunststoffschmelze an der Kavitätsoberfläche hervorrufen. In dieser Arbeit werden zwei Messsysteme vorgestellt, die eine vertrauenswürdige Messung der Entformungskräfte ermöglichen. Auf Grundlage der Messungen erfolgt ein Abgleich der ermittelten Scherfestigkeiten mit gemessenen Grenzflächenspannungen.
Mit Einsatz von verschiedenen Oberflächenbeschichtungen und Topologien wird gezeigt, dass damit die Grenzflächenkräfte deutlich beeinflusst werden können
Darüber hinaus wird eine übersichtliche Simulationsstruktur vorgestellt, die eine realistische Abbildung der Realität darstellt. Durch Einsatz der FE-Simulation können Entformungskräfte abgeschätzt und die Formteilgeometrie optimiert werden. Die Vorgehensweise beschränkt sich dabei bisher auf die Scherfestigkeitskomponente.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Das Einbringen von metallischen Partikeln in warmhärtende Klebstoffe in Kombination mit einer induktiven Erwärmung birgt großes Potential im Bereich der strukturellen Verklebung von nicht elektrisch leitfähigen Fügepartnern. Es ist möglich, die für das Aushärten notwendige Aktivierungsenergie nach dem Fügen direkt in den Klebstoff einzubringen. Der vollkommene Verzicht auf den vergleichsweise trägen Prozess der Wärmeleitung erlaubt im Zusammenspiel mit den hohen realisierbaren Energiedichten der Induktionserwärmung kürzest mögliche Zykluszeiten.
Bei der Auslegung eines solchen neuartigen Prozesses existieren nur wenige Erfahrungswerte. In dieser Arbeit wird ersichtlich, dass ein auf einer Finite Elemente Methode basierender Ansatz zur Auslegung induktiver Heizsysteme zur Aushärtung von Reaktivklebstoffen ein deutliches Optimierungspotential birgt. Obwohl schon eine Reihe von Werken die Auslegung induktiver Heizsysteme beschreiben, wurde bisher eine ganzheitliche simulative Auslegung noch nicht abschließend behandelt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Lineardirektantriebe etablieren sich schon seit Jahrzehnte in der Technik. Ihr bekanntester Vertreter ist der Tauchspulen-Motor der bereits 1860 von Antonio Meucci in einem Vorgänger des heutigen Telefonlautsprechers zur Akustiksignalerzeugung integriert wurde.
Die bestehende Entwurfsmethodik für applikationsspezifische Lineardirektantriebe konnte mit den Inhalten dieser Arbeit deutlich verbessert werden, speziell hinsichtlich der hierfür benötigten Entwicklungszeit. Um die Unsicherheit zu verringern, entstand die optimierte Dimensionierung. Der grobe Ablauf startet mit der Anforderungsliste, wie bisherige, konventionelle Methoden. Hierauf folgt jedoch die Struktursynthese anhand von Optimumhüllkurven. Sie beschreiben für unterschiedliche lineare Antriebskonzepte die realisierbare Schubkraft, Anzugszeit oder kinetische Energie über die Außenoberfläche, anhand derer eine Abschätzung der Baugröße und eine grobe Favorisierung einiger Varianten möglich ist. Anschließend folgt die automatisierte Dimensionierung zur Bestimmung der idealen Geometrieparameter der verbleibenden Bauformen auf deren Basis der Entwickler die endgültige Auswahl treffen kann. Der bestgeeignete Antrieb kann im Anschluss mit den ermittelten Daten konstruiert und als Prototyp aufgebaut werden.
Zur Verifikation der entwickelten Software wurden sowohl Finite-Elemente-Analysen als auch acht Prototypen eingesetzt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Die in dieser Arbeit beschriebenen multidimensionalen Ultraschallmotoren nutzen rotationssymmetrische Gewölbestrukturen (z.B. Halbkugel- oder Glockenschalen) aus piezoelektrischem Material, um 3D-Trajektorien an deren Spitze zu erzeugen. Die 3D-Trajektorien entstehen durch eine gekoppelte Erregung radialer und tangentialer Schwingungsformen. Die radiale Schwingungsform verursacht Auslenkungen der Gewölbespitze in vertikaler Richtung und die tangentiale Schwingungsform erzeugt Bewegungen in horizontaler Richtung. Aufgrund der Rotationssymmetrie kann die tangentiale Schwingungsform in verschiedene horizontale Richtungen angeregt werden. Aus der Überlagerung dieser Auslenkungen resultieren dann 3D-Trajektorien, die eine multidimensionale Bewegung des Abtriebs ermöglichen.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Gegenstand dieser Arbeit sind Verfahren zur Läuferpositionsbestimmung in elektrodynamischen Lineardirektantrieben, die keine zusätzlichen motorseitigen Bauelemente benötigen. Dies wird durch die gleichzeitige Nutzung der Motorspulen als Antriebswicklung und Messsystem erreicht. Damit kann in Positioniersystemen auf das sonst notwendige externe Wegmesssystem verzichtet werden, was zu einer wesentlichen Reduktion der Kosten und des Bauraumbedarfs führt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Schwerpunkt der Arbeit stellt die Auslegung von Spritzgießanlagen mit eingebundenen Systemen zur induktiven Erwärmung dar. Zentraler Aspekt ist die Betrachtung einzelner Komponenten vor dem Hintergrund des Gesamsystems. Die elektromagnetische FEM-Simulation wird hier primär zur Bestimmung der Impedanz des Induktor-Werkzeugsystem genutzt. Es werden diverse Einzelkomponenten weiterentwickelt um so eine erhöhte Prozesssicherheit zu gewährleisten und eine gewisse Standardisierung von Funktionsträgern zu erreichen. Am Beispiel eines aufgebauten induktiv variotherm temperierten Spitzgießwerkzeugs werden Auslegung, Konstruktion und Betrieb aufgezeigt. Zusätzlich wird ein neues Vefahren zur induktiven Heizung metallischer Einlegeteile unter Zuhilfenahme eines Induktors und eines feldduchlässigen Kavitätsbreichs aus einer Hochleistungskeramik beschrieben.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Die Arbeit beschreibt umfassend die Bereich der Entwicklung piezoelektrischer Ultraschallmotoren.Sie bietet eine systematische Übersicht über die Wirkprinzipien und zeigt die Möglichkeiten und Grenzen der Modellierung von Resonatoren und kompletten Antrieben mit verfügbaren numerischen Werkzeugen am Beispiel eines zweiphasigen linearen Ultraschallantriebs. Im Anschluss an die darauf aufbauende Konstruktion eines Stellsystems folgen die Ergebnisse der zugehörigen Elektronikentwicklung. Den Kern der Arbeit stellt neben der simulativen und konstruktiven Optimierung eines Ultraschallantriebs der Aufbau geeigneter Entwicklungswerkzeuge dar.
Aktualisiert: 2020-02-19
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In der Arbeit werden verschiedenen Dimensionierungs- und Optimierungsgesichtspunkte für Lineardirektantriebe dargestellt und angewendet. Durch die Ableitung von Basisgleichungen wird ein schneller Entwicklungsabaluf für einen ersten Entwurf ermöglicht. Zusätzlich werden lastabhängige Dimensionisierungsgleichungen aufgezeigt, die eine Verfeinerung der Grobdimesionisierung ermöglichen. Damit ist es möglich vor der Auswahl der Motorbauform bereits Machbarkeitsstudien durchzuführen
Aktualisiert: 2019-10-15
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Im Rahmen dieser Abhandlung wird insbesondere das thermische Teilsystem im Zusammenspiel mit den anderen Teilsystemen elektrodynamischer Lineardirektantriebe betrachtet. Dabei wird eine durchgängige Methode von überschlägigen analytischen Abschätzungen bis hin zu FEM-Simulationen und Optimierungen mit MAXWELL, ANSYS und SIMPLORER entwickelt und an geeigneten Antrieben validiert.
Aktualisiert: 2019-10-15
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In dieser Arbeit werden die Wirbelstrom- und Hysteresverluste von Lineardirektantrieben untersucht. Es werden Schlussfolgerungen abgeleitet, wie man sie bei rotatiosnsymmetrieschen Antrieben einschränken kann und es werden Möglichkeiten zur Abschätzung und Simulation der Verluste unter Berücksichtigung der Hysterese aufgezeigt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Die Dissertation befasst sich mit der Simulation kunststoffgebundener spritzgegossener Dauermagnete. Ausgehend vom Stand der Technik wird ein erweiterter Simulationansatz für die magnetischen Eigenschaften kunststoffgebundener Dauermagnete vorgestellt. Es werden die für die Simulation benötigten Materialdaten, sowie geeignete Messverfahren und Versuchswerkzeuge um diese zu erfassen, vorgestellt. Der erweiterte Simulationansatz wird anhand von Vergleichen mit einem existierendem Ansatz simulativ validiert.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Feinwerk- und mikrotechnische Produkte haben in vielen Bereichen der Technik Einzug gehalten. Während anfangs, vor allem in der Mikrotechnik, die Entwicklung neuer Produkte den Schwerpunkt der Arbeiten bildete, steht zunehmend auch die Produktionstechnik im Mittelpunkt. Ein sehr wichtiger Verfahrensschritt bei der Montage feinwerk-und mikrotechnischer Produkte ist die Positionierung und Justierung von Objekten. Zur Reduzierung der Kosten und zur Erhöhung der produzierten Stückzahlen ist eine Automatisierung dieser Vorgänge anzustreben. Eine Alternative zur Verwendung direkt angekoppelter Stellantriebe stellt dabei die Stoßjustierung dar.
Dabei wird das Justierobjekt durch die Einleitung mechanischer Stöße in Bewegung versetzt, wenn die Stoßkraft die Haftreibungskraft zwischen dem Objekt und seiner Unterlage übersteigt. Bei diesem Verfahren ist keine Kopplung zwischen Antrieb und Justierobjekt erforderlich, so dass der Justiervorgang der bereits montierten Objekte in kurzer Zeit erfolgen kann. Es ist eine hohe Genauigkeit erreichbar und die Stoßjustierung ist automatisierbar, so dass bei vielen Anwendungen Verfahrens-, Zeit- und Kostenvorteile realisiert werden können.
Mit den dargestellten Ergebnissen der Arbeiten zu den elektrodynamischen Antrieben, ihrer aerostatischen Führungen sowie im Bereich der Regelung steht ein Stoßgenerator zur Verfügung, der die Bereitstellung der kinetischen Energie bei geringen Schwankungsbreiten ermöglicht. Damit wird die Anwendungsbreite der Stoßjustierung vor allem hin zum Bereich sehr niedriger Stoßenergien erweitert. Bei bisher mit anderen Stoßge-neratoren durchgeführten Justierungen verbessert dieser neue Antrieb die Reproduzierbarkeit der Stoßschrittweiten. Damit ist neben einer erhöhten Auflösung des Verfahrens auch eine Verkürzung der Justierdauer zu erwarten, die mit einer entsprechenden Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbunden ist.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Ausgehend vom Stand der Technik bei der Entwicklung von elektrodynamischen Lineardirektantrieben, werden in dieser Arbeit verschiedene, am IKFF entwickelte Motoren bechrieben und untersucht. Dabei werden unterschiedliche Grundbauformen verglichen und anhand von Bewertungskriterien eingeteilt um die Eignung für hochdynamische Verfahrbewegungen zu untersuchen.
Aktualisiert: 2019-10-15
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