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Erstellt: Wed, 27 Mar 2024 23:07:36 +0100 in 0.0938 sec


Konzeption und Entwurf eines mechatronisierten Radmoduls für eine mobile Roboterplattform unter Beachtung medizinischer Kautelen. - Ilmenau. - 122 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Konzeption und dem Entwurf eines mechatronisierten Radmoduls für eine mobile Roboterplattform. Dabei sollen medizinische Kautelen beachtet werden. Zuerst werden technische Grundlagen zu Radmodulen dargelegt. Anschließend wird ein aktueller Stand der Technik der Radmodule aufgezeigt und anhand gewählter Kriterien bewertet. In Kapitel 3 ergibt sich durch die Analyse des bestehenden Systems zuerst ein grafischer Forderungsplan für die räumliche Abgrenzung. Nachfolgend wird auf Basis medizinischer Kautelen und der Produktlebenszyklen eine Anforderungsliste erstellt. In Kapitel 4 werden aufbauend auf der Gesamtfunktion die Elemente der Funktionsstruktur in einem morphologischen Kasten mit Lösungselementen abgebildet. Zur Eingrenzung des Lösungsfeldes wird unter anderem eine Anforderungsanalyse der Bewegungsmöglichkeiten einer mobilen Roboterplattform durchgeführt. Dabei werden unterschiedliche Konzepte von Radanordnungen getestet, verglichen und bewertet. Aus dem eingegrenzten Lösungsfeld werden technische Prinzipe erstellt und anhand ausgewählter Kriterien verglichen. Die Hauptkomponenten des ausgewählten technischen Prinzipes werden anschließend, in Kapitel 5, auf Basis der zu erwartenden Belastungen grobdimensioniert.



Topologieoptimierung zur Ermittlung von Gestaltungsrichtlinien für nachgiebige Linearführungen. - Ilmenau. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Linearführungen auf Basis von nachgiebigen Mechanismen haben sich in einer Vielzahl von Applikationen der Optik, Halbleitertechnik, Messtechnik, Medizintechnik oder Mikrofertigung etabliert. Jedoch ist ihre Gestaltung aufgrund der Vielzahl möglicher Entwurfsparameter und Anforderungen mit großen Herausforderungen verbunden. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit Gestaltungsrichtlinien für nachgiebige Linearführungsmechanismen hinsichtlich üblicher Anforderungen. Ausgangspunkt ist dabei die Topologieoptimierung, welche bereits sehr erfolgreich für den Entwurf von nachgiebigen Mechanismen eingesetzt wurde. Anhand ausgewählter Fallbeispiele werden verschiedene Optimierungsansätze hinsichtlich ihrer Eignung untersucht. Besondere Beachtung findet dabei das MMA-Verfahren in Kombination mit dem SIMP-Ansatz für verschiedene Zielfunktionen und Restriktionen. Um die Aussagekraft der Ergebnisse zu erweitern, werden zudem weitere Fallbeispiele mit ausgewählten Topologien hinsichtlich ihres Stellweges und Steifigkeit optimiert und verglichen. Aus den Ergebnissen werden allgemeine Erkenntnisse abgeleitet, die für die Auswahl einer geeigneten Topologie innerhalb einer Gestaltungsrichtlinie genutzt werden können.



Beckmann, Leon;
Anpassungskonstruktion eines Dreifachpendels für experimentelle Untersuchungen. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Im Fachgebiet Regelungstechnik der TU Ilmenau wird für Experimente ein von einem Führungsschlitten angetriebenes inverses Dreifachpendel verwendet. Bei bestimmten Bewegungsmanövern werden Kollisionen zwischen den Armen beobachtet, welche das Pendel beschädigen. Um diese Kollisionen zu vermeiden, wird das Dreifachpendel konstruktiv angepasst. Die Arbeit beschäftigt sich im ersten Teil mit der Analyse des bestehenden Systems. Dazu werden zunächst die Eigenschaften der Pendelarme aufgenommen und mit den Herstellerangaben verglichen. Anschließend werden verschiedene Belastungsfälle in Verformungsversuchen untersucht. Die Messergebnisse werden mit Simulationen abgeglichen, in denen dann die Verformungsanteile der Bauteile ermittelt werden. In weiteren Simulationen werden Einflussgrößen wie die Lagerart, der Achsabstand und die Querschnittsgeometrie untersucht und Möglichkeiten für konstruktive Verbesserungen identifiziert. In der Konstruktionsphase werden Gestaltentwürfe für die einzelnen Teilelemente erarbeitet und miteinander verglichen. Schließlich werden die Teillösungen zu einem Gesamtentwurf kombiniert. Das neue Pendel weist in kritischen Lastfällen eine ca. 50% höhere Steifigkeit bei annähernd gleichem Gewicht auf.



Neumeyer, Florian;
Entwicklung von Maschinenkomponenten zur Positionierung und Aufnahme von Niederhalterwerkzeugen. - Ilmenau. - 81 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Die Entwicklung neuartiger Maschinenkonzepte ist in den letzten Jahren geprägt durch den stetigen Trend zur Automatisierung. Bei automatischen Biegemaschinen steigen zudem die Anforderungen hinsichtlich der Blechdicken, Schachtelhöhen und Prozessgeschwindigkeiten. Hierfür ist insbesondere die Positionierung und Aufnahme von Niederhalterwerkzeugen ein Kernelement. Die Analyse bestehender Maschinen und Prozessabläufe zeigt ungenutztes Entwicklungspotenzial auf. Die vorliegende Masterarbeit beinhaltet die Entwicklung von Maschinenkomponenten zur Positionierung und Aufnahme von Niederhalterwerkzeugen in automatischen Biegemaschinen. Einleitend erfolgt die Betrachtung des aktuellen Stands der Forschung und der Technik. In der Konzeptphase werden durch Analyse einer bestehenden Konstruktion die Anforderungen an das System ermittelt, sowie eine Funktionsstruktur entwickelt, aus derer sich die einzelnen Teilfunktionen ableiten. Auf Basis der ermittelten Teilfunktionen werden Lösungskonzepte erarbeitet und in einer Morphologischen Matrix zusammengestellt, aus denen drei Lösungskonzepte ausgewählt und gegenübergestellt werden. Es wird ein ausgewähltes Konzept konkretisiert und konstruiert. Dies beinhaltet die Werkzeugaufnahme und die Anpassung der Niederhalterwerkzeuge. Zudem wird ein zugehöriger Werkzeugwechsler entwickelt, der die unterschiedlichen Niederhalterwerkzeuge aufnehmen und positionieren kann. Die Konstruktion wird unterlegt durch die notwendigen Berechnungen der Maschinenkomponenten. Abschließend wird die Neuentwicklung durch einen Vergleich mit bestehenden Konstruktionen evaluiert.



Hilpert, Joachim;
Entwicklung eines Prüfstandes zum Test eines Rear Pressure Bulkheads aus thermoplastischem CFK. - Ilmenau. - 216 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Massereduktion ist eines der probatesten Mittel, um die ökonomische Effizienz von Verkehrsflugzeugen zu steigern und deren Schadstoffausstoß zu senken. Aufgrund dessen findet im Flugzeugbau eine zunehmende Substitution der Aluminiumbauteile durch CFK-Bauteile statt. Faserverbundkunststoffe mit thermoplastischer Matrix ermöglichen dabei Fertigungsverfahren, die Potential für eine Reduktion der Produktionskosten gegenüber den duroplastischen Bauteilen bergen. Aus diesen Gründen entwickelt Premium AEROTEC ein neues Druckschott für den Abschluss der Druckkabine der Airbus A320-Familie aus thermoplastischem CFK. In dieser Arbeit wird ein Prüfstand für Statik- und Ermüdungsversuche an diesem Druckschott entwickelt und konstruiert. Im Test findet eine Belastung des Prüflings durch Luftüberdruck auf der Seite der Druckkabine statt. Hierzu werden zu Beginn die Anforderungen analysiert. Anschließend findet eine Aufteilung der Gesamtaufgabe in Teilfunktionen statt. Diese beinhalten die Dummy-Rumpfstruktur, deren Ausrichtung, sowie deren Verschluss, die Befestigung des Verschlusses an der Dummy-Rumpfstruktur, Zugangsmöglichkeiten von beiden Seiten des Druckschotts für Inspektionen und die Befüllung der Druckkammer. Für diese werden Teilkonzepte entwickelt und bewertet. Die Bewertungen finden anhand ausgewählter Kriterien statt. Dabei stehen die Kosten, die Benutzerfreundlichkeit und die Fehleranfälligkeit des Testaufbaus im Vordergrund. Ein Gesamtkonzept, dass sich aus den Teilkonzepten zusammensetzt, wird anhand der Bewertungen ausgewählt. Basierend darauf findet die Erarbeitung, Bewertung und Auswahl von Gestaltvarianten statt. Es erfolgt eine Modellierung im 3D-CAD. Weiterer Bestandteil der Arbeit sind Vorschläge für die Positionierung und Auswahl von Prüfmitteln. Dabei wird der Einsatz von Dehnungsmessstreifen, faseroptischen Messmitteln und dem Bildkorrelationsverfahren beleuchtet. Es folgt eine Abschätzung der erzielbaren Messgenauigkeit. Abschließend findet eine letzte Kontrolle der Anforderungserfüllungen statt. Zuletzt wird ein Fazit gezogen und ein Ausblick auf ausstehende Arbeitsschritte gegeben.



Nennstiel, Thomas;
Konzeption und Konstruktion eines universellen Montagekonzeptes mit Mensch-Roboter-Kollaboration. - Ilmenau. - 160 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Viele Unternehmen stehen unter einem steigenden internationalen Wettbewerbsdruck. Dabei stellen die Ansprüche der Kunden nach individualisierten Produkten zu vergleichbaren Kosten wie standardisierte Massenprodukte, die Unternehmen vor große Herausforderungen. Daher wird ein System gesucht, welches eine wirtschaftliche Produktion bei bestehender Individualität ermöglicht. Dies könnte durch eine gezielte Zusammenarbeit zwischen Mensch und Roboter erreicht werden, die die beidseitigen Vorteile in einem hybriden Produktionssystem als Mensch-Roboter-Arbeitsplatz vereint. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines neuartigen Produktionssystems für die Montage durch Interaktion zwischen Mensch und 6-Achs-Roboter. Auf Grundlage der Maschinen- und Robotersicherheit werden neue Sicherheitskonzepte zur Mensch-Roboter-Interaktion entwickelt. Dabei wird ein neu entwickeltes und noch nicht zertifiziertes 3D-Kamerasystem zur Erfassung bewegter Objekt im Raum in das Sicherheitskonzept integriert. Anhand eines konkreten Fallbeispiels zur Montage eines Steckereinsatzes wird ein Mensch-Roboter-Montageplatz konzipiert und ein zugehöriges Sicherheitskonzept erstellt. Hierzu wird das Produkt analysiert, ein Montageablauf festgelegt sowie ein geeigneter Interaktionsgrad zwischen Mensch und Roboter ermittelt. Für den Mensch-Roboter-Montageplatz werden Komponenten empfohlen und in einer grafischen Entwurfsskizze konkretisiert. Abschließend wird das Sicherheitskonzept validiert.



Automated computational tools for the design of rigid links in compliant mechanisms. - Ilmenau. - 74 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Nachgiebige Mechanismen besitzen aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften ein großes Anwendungspotenzial in Bereichen der Robotik, Präzisionstechnik, Messtechnik, Medizintechnik sowie in der Luft- und Raumfahrttechnik. Der Bedarf an Entwurfswerkzeugen für nachgiebige Mechanismen hat zur Entwicklung von Entwurfsmethoden geführt, die sich häufig auf die Gestaltung der nachgiebigen Gelenke konzentrieren. Bedingt durch die Komplexität der Zusammenhänge werden die Gestaltung der Glieder und deren Einfluss auf die Größe des Mechanismus, die Kollisionsvermeidung, den Bewegungsbereich oder die Herstellbarkeit meist vernachlässigt. Die vorliegende Masterarbeit strebt die Entwicklung von Analysewerkzeugen und Lösungsmustern an, die den computerunterstützen Entwurf der Glieder in einem nachgiebigen Mechanismus ermöglichen. Basierend auf dem kinematischen Verhalten eines Starrkörpermodells sowie gegeben Abmessungen für nachgiebige Gelenke werden Softwarekomponenten entwickelt, um den zu Verfügung stehenden Bauraum für die Gliedgestaltung zu bestimmen. Durch die Berücksichtigung der Relativbewegungen zwischen den Mechanismenelementen sowie weiteren Bauteilen werden dabei Kollisionen vermieden. Die erstellten Softwarekomponenten können als Teilsystem für die Gestaltung und Optimierung eines nachgiebigen Mechanismus eingesetzt werden. Der ermittelte Bauraum für die Gestaltung der einzelnen Glieder kann als Ausgangspunkt für die Anwendung von Entwurfsmustern oder zur Topologieoptimierung dienen. Hierzu werden mögliche Prozessabläufe beschrieben und das Anwendungspotenzial der erstellten Softwarekomponenten abgeschätzt. Abschließend werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst und Potenziale für weitere Untersuchungen aufgezeigt.



Apel, Marco;
Konstruktion einer prototypischen Maschine zur Unwuchtbestimmung rotierender Körper in vertikaler Lage. - Ilmenau. - 121 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Rahmen von Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten ist ein prototypischer Versuchsstand zu entwickeln, mit dem die Unwucht von Rotoren in vertikaler Lage bestimmt werden kann. Hierbei liegt der Fokus auf der Unwuchtmessung von Werkzeughalter SK 40 nach DIN ISO 69871. Die Maschine soll zudem über die Funktion verfügen, auch Rotoren anderer Geometrie auf Ihre Unwucht zu prüfen. Die Basis der Konstruktion bildet dabei das Einarbeiten in die Thematik der Auswuchttechnik, umfangreiche Recherchen zum Stand der Technik, der aktuellen Patentsituation und der Marktsituation im Bereich der Auswuchttechnik. Des Weiteren soll die Konstruktion in einer Mehrkörpersimulation auf ihre Funktion validiert und die Materialkosten unter Zuhilfenahme eines geeigneten ökonomischen Verfahrens kalkuliert werden. Die Ergebnisse dieser Masterarbeit sollen zudem zur Entscheidungsfindung der an den Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten beteiligten Unternehmen beitragen, ob eine Weiterentwicklung des Versuchstandes bis zur Marktreife anzustreben ist.



Mahboob, Atif; Husung, Stephan; Weber, Christian; Liebal, Andreas; Krömker, Heidi
Smartphone as a stand-alone device for rendering, visualization and tracking for use during product development in virtual reality (VR). - In: ASME digital collection, (2019), DETC2019-97173, V001T02A079, 10 pages

https://doi.org/10.1115/DETC2019-97173
Liebal, Andreas; Krömker, Heidi; Mahboob, Atif; Weber, Christian
Toolbox for user-centered specification of VR systems. - In: ASME digital collection, (2019), DETC2019-97340, V001T02A053, 11 pages

https://doi.org/10.1115/DETC2019-97340