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Erstellt: Tue, 04 Aug 2020 23:06:17 +0200 in 0.9855 sec


Kim, Si-Ju;
Konzeption und konstruktive Umsetzung eines Nahfeldgoniophotometers. - Ilmenau. - 50 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die Vermessung der Leuchtdichteverteilung von Lichtquellen stellt die Grundlage dar, um Leuchten und leuchtende Baugruppen mit Simulationswerkzeugen zu entwickeln. Die benötigte Präzision der Bewegung zur Messung von Mikro LEDs kann durch existierende Geräte nicht mehr erfüllt werden und erfordert deswegen eine Neukonzeption. In dieser Arbeit wird ein Nahfeldgoniophotometer auf Basis des konstruktiven Entwicklungsprozesses (KEP) entwickelt. Dabei werden Lösungskonzepte ausgearbeitet und bewertet, um zu einer optimalen Lösung zu gelangen.



Gon¸calves Junior, Luis Antonio; Theska, René; Lepikson, Herman A.; Ribeiro Junior, Armando Sá; Linß, Sebastian; Gräser, Philipp;
Theoretical and experimental investigation of performance characteristics and design aspects of cross-spring pivots. - In: International journal of solids and structures. - New York, NY [u.a.] : Elsevier, Bd. 185/186 (2020), S. 240-256

Cross-spring pivots have been widely employed over the last decades in a broad variety of precision engineering applications due to the high motion repeatability achieved thanks to the absence of stick slip and clearance. In this paper, the non-linear effect of the anticlastic curvature of the leaf-springs is considered for the accurate analytical modeling of the elasto-kinematic behavior of cross-spring pivots. Finite element analyses (FEA), based on a non-linear thin-shell model, are carried out in order to compare them with the analytical results for the main performance parameters of this type of device, i.e. center-shift, rotational stiffness and stress in the leaf-springs. Furthermore, an experimental setup is built to assess the applicability limits of both models. Finally, remarkable performance aspects of cross-spring pivots are discussed aiming for design improvements.



https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2019.08.023
Sasiuk, Taras; Fröhlich, Thomas; Theska, René; Darnieder, Maximilian;
Generation of a static torque in the range of 1 mNm to 1 Nm according to the Jokey-weight principle. - In: Messunsicherheit - Prüfprozesse 2019. - Düsseldorf : VDI Verlag GmbH, (2019), S. 111-120

Fern, Florian; Schienbein, Ralf; Füßl, Roland;
Neues Konzept für eine fünfachsige Nanomessmaschine. - In: Messunsicherheit - Prüfprozesse 2019. - Düsseldorf : VDI Verlag GmbH, (2019), S. 131-138

Regling, Marian;
Condition-monitoring model for the drive train of a 3-DOF mirror. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der aktuelle Stand der Technik der Lithographie in der Halbleiterindustrie behandelt die Nutzung von extrem ultravioletter Strahlung (EUV), welche von Plasma emittiert wird, welches durch die Anregung von verdampften Zinn Tropfen erzeugt wird. Die Fa. ASML hat diesen zukunftsweisenden Technologieschritt mit ihren NXE Maschinen erreicht. Jedoch bedingte diese Errungenschaft erhöhte Anforderungen an fast jeden Systemteil. Dies hat zu komplexen Konstruktionen von Untersystemen, wie der "Source", geführt, welche den Hochleistungslaser beinhaltet, der für das verdampfen der Zinn Tropfen benutzt wird. Die Steuerung des Lasers erfolgt mittels einer Anordnung von Spiegeln. Einer dieser Spiegel operiert, unter Vakuumbedingungen, mit einem Freiheitsgrad von drei. Die derzeitige Konstruktion des Spiegels ist anfällig für Verschleiß, welcher zu ungeplanten Stillstand der Maschine führen kann. Aufgrund der hohen Produktionsvolumen in der Halbleiterindustrie haben diese ungeplanten Stillstände große ökonomische Auswirkungen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Zustandsüberwachungssystems, welches zuverlässig den Zustand des Aktors, der den Spiegel steuert, überwachen und voraussagen lässt. Dies wird erreicht indem zunächst der aktuelle Stand der Technik in der Zustandsüberwachung erläutert wird. Anschließend werden die vorgestellten Methoden anhand gewählter Kriterien bewertet. Als Machbarkeitsnachweis wird ein Model entwickelt, welches auf einer Analyse von vorhandenen Messdaten aufbaut. Weiterführend werden Verbesserungen des aktuellen Aktors und Konzeptideen für einen neuen Aktor präsentiert, welche die Komplexität und den Verschleiß reduzieren oder eliminieren. Zum Abschluss der Arbeit werden die Schlüsse, die aus der zuvor durchgeführten Analyse gezogen werden können, diskutiert und mögliche Verbesserungen des Zustandsüberwachungsmodels präsentiert.



Flemming, Marc;
Konzeption eines Prüfautomaten zur berührungslosen Fehlerdetektion an optischen Bauteilen. - Ilmenau. - 105 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese wissenschaftliche Arbeit dient der Konzeption eines Automaten zur vollständig mannlosen Prüfung optischer Bauelemente in Großserienfertigung nach [DIN10110]. Derzeitige Prüfverfahren umfassen eine händisch-visuelle Inspektion aller gefertigten Bauelemente und genügen dadurch nicht den geforderten Ansprüchen an die Entscheidungssicherheit. Für technisch umgesetzte Prüfverfahren basierend auf Machine-Learning-Systemen liegt der Funktionsnachweis vor, jedoch finden diese noch keinen Einsatz im Serienbetrieb. Die Entwicklung eines Prüfautomaten, der die geforderte Prüfaufgabe unter den gestellten Anforderungen erfüllt, stellt eine Erweiterung des Standes der Technik dar. Basierend auf einem optomechatronischen System zur Erkennung und Messung aller spezifizierten Defekte, welches im Rahmen einer vorangegangenen Arbeit entworfen und erprobt wurde, entsteht mithilfe des Konstruktiven Entwicklungsprozesses ein fertigungstaugliches Konzept des Prüfautomaten. Dieser liefert einen grundlegenden Beitrag für die Überarbeitung der aktuellen Prozesskette optischer Bauteile in Großserienfertigung hinsichtlich Qualitätssicherung sowie intelligenter und schlanker Produktion.



Frentzel, Peter;
Untersuchungen und Auslegung einer aerostatischen Buchsenführung für Präzisionsantriebe. - Ilmenau. - 50 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Ziel und Zweck der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, für eine konkrete Anwendung bei geringem Bauraum in einer Präzisionspositioniermaschine sinnvolle Prototypenparameter für eine aerostatische Buchsenführung zu finden. Die Auslegung dieser Führung erfolgt mittels FEM-Simulationen. Hierzu werden zwei verschiedene Arten aerostatischer Führung verglichen. Die eine drosselt den Massestrom der Luftzuführung mittels eines porösen Mediums, während die andere Variante Mikrodüsen verwendet. Es werden FEM-Modelle erstellt. Diese werden ausführlich beschrieben, qualitativ untersucht und im Hinblick auf Berechnungseffizienz optimiert. Daraufhin werden die FEM-Modelle durch quantitativen Vergleich mit den Berechnungsergebnissen vereinfachter Modelle sowie mit kommerziellen Produkten und in der Literatur vorhandenen Auslegungsformeln verglichen und validiert. Nach dieser Plausibilitätsprüfung werden die Auslegungsdimensionen sinnvoll reduziert. Es werden die Parameter Steifigkeit, Stabilität und Tragkraft über die in der Aufgabenstellung gegebenen geometrischen Intervalle untersucht und verglichen. Weiterhin wird für die empirische Verifikation der Modelle ein erstes Funktionsprinzip eines Prüfstandes erstellt.



Wohlfahrt, Fabian;
Kraftgesteuerte Messzelle für Dilatometeranwendungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (XVI, 168 Seiten). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - Band 32)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Werkstoffinnovation ist eine wesentliche treibende Kraft des 21. Jahrhunderts. Die Forschung und Weiterentwicklung von innovativen Materialien vergrößert stets deren Anwendungsbereich und den ressourceneffizienten Einsatz in technischen Gebilden. Dieser allgemeine Trend der Weiterentwicklung von Materialien führt zu höheren Anforderungen an Messgeräte, welche die zugehörigen Materialkenngrößen ermitteln. Im Bereich der Dilatometrie wird die Längenänderung von thermisch beeinflussten Materialien analysiert. Zukünftige und zum Teil bereits aktuelle messtechnische Anforderungen von z. B. weichen Materialien können mit bestehenden Möglichkeiten der technischen Realisierung nicht mehr sicher erfüllt werden. Hieraus leitet sich ein Handlungsbedarf hinsichtlich technischer und konstruktiver Weiterentwicklung ab. Ziel dieser Arbeit ist es, den aktuellen Entwicklungsstand zur messtechnischen Erfassung von thermisch induzierten Längenänderungen darzustellen und Möglichkeiten für dessen Weiterentwicklung zu erarbeiten. Hierzu wird das Arbeitsfeld begrifflich und inhaltlich abgegrenzt. Mithilfe einer Betrachtung des Standes der Technik werden Anforderungen für die Weiterentwicklung abgeleitet. Im Rahmen der konstruktiven Entwicklung spielt hierbei die Reduzierung wesentlicher Störeinflüsse auf die Längenänderung der Probe eine entscheidende Rolle. Ein besonderes Ziel besteht darin, den Krafteinfluss während der Längenmessung stark zu verringern sowie den Einfluss durch manuelle Bedienung zu eliminieren. In der vorliegenden Arbeit werden für die Entwicklung und Realisierung einer kraftgesteuerten Messzelle systematisch Lösungsräume erarbeitet sowie anschließend schrittweise hinsichtlich der Erfüllung der gegebenen Anforderungen untersucht und bewertet. Aus methodischer Sicht stellt diese Arbeit eine Vorgehensweise zur zielgerichteten Entwicklung einer kraftgesteuerten Messzelle dar. Die Funktionsfähigkeit des erarbeiteten Konstruktionsentwurfs wird durch experimentelle Ergebnisse im Rahmen des messtechnischen Nachweises bestätigt. Den Abschluss dieser Arbeit bilden sowohl eine Einflussgrößenanalyse als auch eine Zusammenfassung ermittelter charakteristischer Eigenschaften der Messzelle gefolgt von einem Ausblick zur Weiterentwicklung.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000443
Schneider, Julien David;
Simulation, Konstruktion und Untersuchung eines nachgiebigen XY-Positioniermechanismus auf Basis eines 12-Drehgelenk-Pantographen. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Nachgiebige Mechanismen sind aufgrund ihrer Vorteile in vielen Anwendungsbereichen vertreten. Eine etablierte Methode zur Synthese von nachgiebigen Mechanismen ist die Nutzung von Starrkörpermodellen als Ausgangspunkt. Für Präzisionsanwendungen sind Mechanismen mit parallelkinematischem Aufbau besonders interessant, da Führungsfehler kompensiert werden können. Bei der Auswahl eines Starrkörpermodells, werden Mehrfachdrehgelenke häufig vermieden, da nachgiebige Mehrfachdrehgelenke kaum erforscht sind. Hier liegt ein großes Potential, bisher nicht umsetzbare Starrkörpermodelle in nachgiebige Mechanismen zu überführen. In dieser Bachelorarbeit wird ein neues nachgiebiges Doppeldrehgelenk entwickelt und mittels FEM-Simulationen untersucht. Der Vergleich mit bekannten planaren Doppeldrehgelenken zeigt, dass das neue Gelenk, bei einem ähnlichen Bewegungsbereich, eine höhere Präzision aufweist. Zusätzlich bietet es Vorteile bei der Fertigung. Weiterhin wird die Eignung der Doppeldrehgelenke in einem nachgiebigen XY-Positioniersystem in Form eines parallelkinematischen 12-Drehgelenk-Pantographen beurteilt. Beim zugrundeliegenden Starrkörpermodell ergibt sich eine exakte Ebenengeradführung mittels zweier gestellgelagerter Linearantriebe. Es werden verschiedene Varianten des Mechanismus mit unterschiedlichen Mehrfachdrehgelenken umgesetzt. Das Bewegungsverhalten wird besonders im Bezug auf verschiedene Einflussfaktoren mithilfe von FEM-Simulationen untersucht. Zuletzt wird das Konzept eines Prüfstandes, welcher der Verifikation der Simulationsergebnisse dienen soll, vorgestellt. Im Vergleich zu bekannten nachgiebigen Positioniermechanismen konnte mit Hilfe von umfangreichen FEM-Simulationen gezeigt werden, dass der nachgiebige Aufbau eines 12-Drehgelenk-Pantographen zu einer vergleichbar hohen Koppelverdrehung (± 1,5˚) führt. Hierfür wurden auf theoretischer Ebene mögliche Ursachen identifiziert. Dennoch bietet der vorgestellte Mechanismus aufgrund der hohen Reproduzierbarkeit Einsatzpotential für Präzisionsanwendungen.



Kirchner, Johannes; Mastylo, Rostyslav; Gerhardt, Uwe; Fern, Florian; Schienbein, Ralf; Weidenfeller, Laura; Hofmann, Martin; Sasiuk, Taras; Sinzinger, Stefan; Manske, Eberhard;
Applications of a fiber coupled chromatic confocal sensor in nanopositioning and nanomeasuring machines :
Anwendungen eines fasergekoppelten chromatisch konfokalen Sensors in Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - In: Technisches Messen : tm ; Sensoren, Geräte, Systeme ; Organ des AMA Fachverbands für Sensorik e.V. und der NAMUR, Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der Chemischen Industrie.. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2196-7113, Bd. 86 (2019), S1, S. S17-S21

https://doi.org/10.1515/teme-2019-0041
Fern, Florian; Schienbein, Ralf; Füßl, Roland; Theska, René; Kühnel, Michael; Weidenfeller, Laura; Manske, Eberhard;
In situ error measurement of serial rotational devices for the application in nano coordinate measuring machines :
In-situ-Messung von Bewegungsabweichungen serieller Rotationsachsen zur Anwendung in Nanomessmaschinen. - In: Technisches Messen : tm ; Sensoren, Geräte, Systeme ; Organ des AMA Fachverbands für Sensorik e.V. und der NAMUR, Normenarbeitsgemeinschaft für Mess- und Regelungstechnik der Chemischen Industrie.. - Berlin : De Gruyter, ISSN 2196-7113, Bd. 86 (2019), S1, S. S77-S81

https://doi.org/10.1515/teme-2019-0040
Hohmann, Dominik;
Justierung von Präzisionswägezellen in Massekomparatoren. - Ilmenau. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Anforderungen an die Präzisionswägetechnik nehmen stetig zu. In diesem Zusammenhang sind monolithischen Wägezellen mit elektromagnetischer Kraftkompensation von hoher Relevanz. Für hochpräzise Massevergleiche werden die Wägezellen in Vakuumkammern betrieben, um Störeinflüsse durch die Umgebung auf ein Minimum zu reduzieren. Für den Ausgleich von Fertigungstoleranzen und das Erreichen der gewünschten Empfindlichkeit ist eine Justierung des Mechanismus der Wägezelle unumgänglich. Dafür ist es notwendig, Trimmgewichte hochauflösend in vertikaler Richtung zu bewegen. Nach dem Justiervorgang muss das Trimmgewicht in seiner Position fixiert und jeglicher Kontakt zur Umgebung verlässlich unterbrochen werden. In dieser Arbeit werden die genauen Anforderungen für eine Justiereinheit erarbeitet, die eine automatisierte In-situ Justierung innerhalb einer Vakuumkammer ermöglicht. Darauf aufbauend wird in einem konstruktiven Entwicklungsprozess auf Prinzipebene eine Lösung erarbeitet und ein Prototyp entwickelt. Dieser wird daraufhin gefertigt und montiert. Es erfolgt eine kurze Testphase, in der mittels Autokollimationsfernrohr die theoretisch errechnete Auflösung mit Messwerten verifiziert wird. Abschließend werden entstandene Abweichungen vom idealen Verhalten der Justiereinheit diskutiert.



Pomiano Picon, Victor Arturo;
Adjustment of the relative position of compliant joints within a monolithic mechanism. - Ilmenau. - 50 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Empfindlichkeit von elektromagnetisch kraftkompensierten Wägezellen kann durch die Justierung des relativen Abstands zwischen zwei spezifischen Festkörpergelenken erhöht werden. Aufgrund der Schwierigkeiten bei der Justierung der Festkörpergelenkposition im nachgiebigen Mechanismus ist diese Justiermöglichkeit jedoch noch nicht realisiert. In dieser Masterarbeit wurde ein eine Justiereinrichtung entwickelt. Diese Justiereinrichtung kann in eine EMFC-Wägezelle integriert werden und ermöglicht eine Justierung während des Betriebs der Waage. Zu diesem Zweck wurde im Entwicklungsprozess die Richtlinie VDI 2221 angewendet, um mögliche Konzeptlösungen zu entwickeln. Die geeignetste Option wurde durch eine technisch-ökonomische Analyse ausgewählt. Die technische Realisierung des ausgewählten Lösungskonzepts wurde auf der Grundlage von Designrichtlinien und Modellgleichungen erarbeitet. Die Justiereinrichtung wurde so konzipiert, dass sie unter einer Zugkraft von bis zu 15 N arbeitet. Eine Finite-Elemente-Analyse wurde durchgeführt, um den Funktion der Justiereinrichtung zu bewerten. Diese Analyse demonstriert die Möglichkeit des Gerätes, das Festkörpergelenk in einen Verschiebungsbereich von 6 mm zu verschieben. Die numerische Analyse zeigt eine Winkelauslenkung bis 7.2 arcsec senkrecht zur Drehachse des justierten Gelenks. Basierend auf dem Originalmodell wurden Geometrievariationen bestimmter Komponenten untersucht, um Optimierungsmöglichkeiten zu identifizieren. Es wurde festgestellt, dass die Winkelverzerrung durch einen symmetrischeren Aufbau, insbesondere hinsichtlich der Linearführung, verringert werden kann.



Hebenstreit, Roman;
Entwicklung eines Prüfaufbaus zur Messung der Reproduzierbarkeit von Tool-Wechselmechanismen in Höchstpräzisionsgeräten. - Ilmenau. - 96 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Um die Reproduzierbarkeit von Tool-Wechselschnittstellen für den Einsatz in höchstpräzisen Nanopositionier- und Messmaschinen untersuchen zu können, wird ein Prüfstand konzipiert. Themennahe und relevante Forschungsergebnisse werden hierzu im Stand der Technik zusammengefasst und Ableitungen für die folgende Entwicklung getroffen. Der Prüfstand soll unter gleichen Bedingungen wie Nanopositionier- und Messmaschinen in einer klimatisch stabilisierten Vakuumkammer betrieben werden. Alle zu berücksichtigenden Forderungen werden in einer Anforderungsliste zusammengeführt. Anschließend wird eine umfangreiche Vorbetrachtung zu potentiell geeigneten Messmitteln durchgeführt. Die Möglichkeiten eines autarken und eines in eine Nanopositionier- und Messmaschine integrierten Prüfstandes werden gegenübergestellt. Hieraus geht hervor, dass das Konzept eines autarken Aufbaus verfolgt wird. Die vorausgewählten Messmittel werden daraufhin zu Technischen Prinzipen eines solchen Prüfstandes kombiniert, der es ermöglicht, fünf unabhängige Freiheiten der relativen Lage zwischen zwei gekoppelten Körpern zu bestimmen. Hierbei werden alle drei translatorischen Freiheiten, sowie die Rotationen um die x- und y-Achse erfasst. Die entwickelten Prinzipe werden anhand von objektiven Vergleichskriterien bewertet. Als bestes Prinzip geht ein Aufbau mit fünf kapazitiven Abstandssensoren hervor. Dieser wird zu einem Konkretisierten Technischen Prinzip weiterentwickelt. Um die Funktionsfähigkeit des Prüfstands vorab zu validieren, wird eine Messunsicherheitsanalyse basierend auf dem Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen (GUM) durchgeführt. Dabei werden zwei Varianten der Anordnungen der gewählten Sensoren modelliert, sowie die Werte der angenommenen Einflussgrößen und deren Unsicherheit variiert. Als zulässige Unsicherheit werden für die translatorischen Freiheiten 10 nm und für die rotatorischen Freiheiten 0,02 [my]rad angenommen. Die Unsicherheitsanalyse ergibt, dass die Anforderungen an die Gesamtmessunsicherheit des Prüfstandes erfüllt werden, wenn entsprechend geringe Unsicherheiten bei der Bestimmung der Einflussgrößen gewährleistet werden können. Hierbei haben die Lageunsicherheiten der Sensoren einen dominanten Einfluss auf die Gesamtunsicherheit. Werden die Lagen beispielsweise mit einer translatorischen Unsicherheit von 1 [my]m und einer rotatorischen Unsicherheit von 5 [my]rad erfasst, so sind mit dem entwickelten Prüfstand eine translatorische Gesamtunsicherheit von 3 nm und bei der Messung rotatorischer Freiheiten, Unsicherheiten von 5 [my]rad zu erreichen. Abschließend werden Gestaltungsempfehlungen als Grundlage für die zukünftigen konstruktive Umsetzung des Prüfstandes abgeleitet.



Linß, Sebastian; Gräser, Philipp; Henning, Stefan; Harfensteller, Felix; Theska, René; Zentner, Lena;
Synthesis method for compliant mechanisms of high-precision and large-stroke by use of individually shaped power function flexure hinges. - In: . - Cham : Springer, (2019), S. 1569-1578

Harfensteller, Felix; Linß, Sebastian; Gräser, Philipp; Weber, Christian; Zentner, Lena; Theska, René;
Optimization-based approach to the embodiment design of compliant mechanisms with different flexure hinges. - In: . - Cham : Springer, (2019), S. 1579-1588

Zweier, Johannes;
Konstruktive Umsetzung eines elektromechanischen Antriebs für Schiebereinheiten von Spritzgusswerkzeugen. - Ilmenau. - 54 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

In der Spritzgusstechnik werden linear bewegliche Schieber zur Entformung von Hinterschneidungen und Integration weiterer Funktionsschritte in den Spritzgussprozess eingesetzt. Die Bewegungserzeugung erfolgt nach derzeitigem Stand der Technik durch Hydraulikzylinder. Ziel dieser Arbeit ist es, mit einem elektromechanischen Antrieb eine Alternative zur hydraulischen Betätigung zu entwickeln und damit Innovationen im Bereich der Spritzgusstechnik weiter voran zu treiben. Durch das Aufbringen der auf den Schieber wirkenden Kräfte mit dem elektrischen Antrieb, wird über die Stromaufnahme der Werkzeuginnendruck ermittelt. Dadurch lässt sich ohne zusätzliche Sensorik eine Datenaufzeichnung und Qualitätsüberwachung erreichen, was eine Erweiterung des Stands der Technik darstellt. Um den Antrieb für verschiedene Werkzeuge einsetzen zu können, werden im Rahmen dieser Arbeit zunächst die Anforderungen für einen sinnvollen Anwendungsbereich definiert. Im Zuge des konstruktiven Entwicklungsprozesses wird ein geeignetes Konzept sowie der technische Entwurf des elektromechanischen Antriebs erarbeitet. Durch eine kritische Betrachtung des Ergebnisses werden Erkenntnisse über die Eignung und Grenzen des entwickelten Antriebs gewonnen. Dabei wird ersichtlich, dass die erarbeitete Konstruktion die definierten technischen Festanforderungen des Anwendungsbereichs erfüllt. Allerdings sollte bei einer fortführenden Entwicklung in Betracht gezogen werden, den Anwendungsbereich aufzuteilen da der entwickelte Antrieb für viele Anwendungen überdimensioniert ist.



Lukin, Nikolay;
Beleuchtungseinheit für die Herstellung von Druckschablonen. - Ilmenau. - 66 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Diese Arbeit behandelt die Entwicklung einer LED-basierten Beleuchtungseinheit zum Einsatz in der Herstellung von Siebdruckschablonen. In diesem Verfahren werden fotoreaktive Substanzen auf Trägermaterialien mittels digitalem Bildgebungsverfahren strukturiert. Als Lichtquellen kommen aktuell vornehmlich Quecksilberdampflampen mit einem charakteristischen Strahlungsspektrum u.a. im nahen UV-Bereich zum Einsatz. Diese Lampen sind aufgrund ihrer Bestandteile als umweltkritisch zu bewerten. Der aktuelle Entwicklungsstand in der Hochleistungs-LED-Technik ermöglicht es, die Quecksilberdampflampe als Strahlungsquelle im betreffenden Verfahren zu ersetzen. Verfügbare LEDs besitzen als Einzelkomponenten jedoch weder in Ausgangsstrahlungsleistung noch im Wellenlängenspektrum die erforderlichen Eigenschaften. Diese Arbeit verfolgt daher den Ansatz, durch Kombination mehrerer HochleistungsLEDs eine neuartige Beleuchtungseinheit zu generieren, die ein funktionelles Äquivalent zur Quecksilberdampflampe darstellt. In einer Konzeptphase werden Möglichkeiten zur kombinierten Verwendung von LED ermittelt und bewertet. Im Anschluss wurde das vielversprechendste Konzept mittels vollständigem, konstruktivem Entwicklungsprozess in einer Prototypenkonstruktion umgesetzt. Dabei wurden für charakteristische Bestandteile des Gesamtsystems konstruktive Lösungsvarianten ermittelt und vergleichend gegenübergestellt. Als besondere Randbedingungen wurden die Vorgaben der Anschlussgeometrien, des Optikdesigns, des Bauraums und der zu erwartenden thermischen Belastung der Komponenten berücksichtigt. Die Arbeit bildet die direkte Vorlage für die Prototypenfertigung und einen anschließenden Funktionstest.



Schienbein, Ralf; Fern, Florian; Theska, René; Füßl, Roland;
On the development and qualification of multiaxial designs of nanofabrication machines with ultra precision tool rotations. - In: Proceedings of the 19th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2019), insges. 2 S.

The majority of nanopositioning and nanomeasuring machines (NPMMs) are based on three independent linear movements in a Cartesian coordinate system with a repeatability in the nanometer range. This in combination with the specific nature of sensors and tools limits the addressable part geometries. This article contributes to the enhancement of multiaxial machine structures by the implementation of rotational movements while keeping the precision untouched. A parameter based dynamic evaluation system with quantifiable technological parameters has been set up and employed to identify general solution concepts and adequate substructures. It further on contains data based on comprehensive design catalogues, uncertainty calculations and CAD-model based footprint analysis for specific setups. First evaluations show high potential for sample scanning mode variants considering linear movements of the object in combination with angular movements of the tool, considering a goniometer setup in specific. Based on this, positioning systems for the tool rotation of a NPMM were selected and the positioning properties of different arrangements were determined in test series using autocollimators. General properties of the influence of the arrangement were derived. The arrangement of the substructures which fulfils the previous given requirements is integrated into the NPMM and investigated for long-term stability using a retroreflector as a tool and various laser interferometers. The influence of the additional positioning systems on the existing structure of NPMMs are investigated and solutions for the optimization of the overall system with regard to reproducibility and long-term stability are developed. For this purpose, comprehensive FEA simulations are carried out and structural adjustments are derived via topology optimizations. After all, the knowledge gained is formed into general rules for the verification and optimization of design solutions for multiaxial nanopositioning machines.



Weigert, Florian; Hebenstreit, Roman; Theska, René;
Measuring setup for the investigation of the reproducibility of tool changing interfaces for high-precision devices. - In: Proceedings of the 19th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2019), S. 172-173

High-precision devices such as the nanopositioning and nanomeasuring machines developed at Technische Universität Ilmenau are capable of measuring structures with nanometre precision. The machines are prepared for the use of different measuring tools, whereby the tool change has to be done manually. The reproducibility of the tool change is not sufficient to continue measuring without elaborate calibration. The extension of the machine capabilities for use in nanofabrication requires an automatic, highly reproducible tool change. A reproducibility of the changing interface of 30 nm is targeted. State of the art interfaces have a reproducibility which is one order of magnitude lower. To be able to measure the reproducibility in five DOF, an appropriate measuring method and setup are required. The required properties such as the measurement uncertainties are determined on the basis of these requirements. Measuring methods are compared, evaluated and selected systematically. The design of the measuring setup focuses particularly on minimizing disturbing temperature influences for the identification of function-determining influences of kinematic couplings. A vector-based uncertainty analysis is carried out to validate the setup.



Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
Investigations of different compliant manipulator concepts for a high-precise rotational motion. - In: Proceedings of the 19th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2019), S. 64-67

Due to their advantages over conventional mechanisms, compliant mechanisms with notch flexure hinges are state of the art in precision engineering and micro systems technology. These compliant mechanisms are often used in positioning and adjustment applications with up to six degrees of freedom. In addition to the translational motions, as they are mainly required in linear tables and planar stages, also rotational motions are needed. For the realization of a high-precise rotation by compliant manipulators certain concepts with different complexity are existing. One approach is the use of flexure hinges with different geometrical parameters and notch shapes, which can be purposefully optimised depending on the requirements of the specific application. Another approach is the use of compliant mechanisms, in which the instantaneous centre of rotation represents the axis of rotation of the guided link either according to the remote centre of compliance concept or within the mechanism design space itself. In addition, a novel concept using a specific configuration of a four-bar mechanism, in which two adjacent links are of an equal length is presented in this contribution. The different approaches are compared by means of kinematic investigations and FEM-based simulations and the potential regarding a high-precise rotation with path deviations in the low micrometre range is shown.



Darnieder, Maximilian; Pabst, Markus; Fröhlich, Thomas; Zentner, Lena; Theska, René;
Mechanical properties of an adjustable weighing cell. - In: Proceedings of the 19th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2019), S. 86-89

Darnieder, Maximilian; Fröhlich, Thomas; Theska, René;
Tilt sensitivity modeling of a monolithic weighing cell structure. - In: Interdisciplinary applications of kinematics. - Cham : Springer, (2019), S. 257-264

Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
Optimization of compliant mechanisms by use of different polynomial flexure hinge contours. - In: Interdisciplinary applications of kinematics. - Cham : Springer, (2019), S. 265-274

This paper presents the application of different polynomial flexure hinge contours in one compliant mechanism in order to increase both simultaneously the precision and the stroke of the output motion of compliant mechanisms. The contours of the flexure hinges are optimized in dependency of the required elasto-kinematic properties of the mechanism. This new approach for optimization is described in comparison to the use of identical common hinge contours. Based on previously optimized single polynomial flexure hinges, the validity of proposed guidelines is analyzed for a combination of several flexure hinges in two compliant mechanisms for linear point guidance. The rigid-body models of both mechanisms realize an approximated straight line as output motion. The compliant mechanisms are designed through the rigid-body replacement method and with different polynomial flexure hinges with orders varying from 2 to 16. The multi-criteria optimization is performed by use of non-linear FEM simulations. The derived values for the kinematic output parameters are compared for the ideal model and the optimized compliant mechanism. The results are discussed and conclusions for ongoing research work are drawn.



Theska, René; Zentner, Lena; Fröhlich, Thomas; Weber, Christian; Manske, Eberhard; Linß, Sebastian; Gräser, Philipp; Harfensteller, Felix; Darnieder, Maximilian; Kühnel, Michael;
Compliant mechanisms for ultra-precise applications. - In: Interdisciplinary applications of kinematics. - Cham : Springer, (2019), S. 249-256

This paper reports about enhanced compliant mechanisms with flexure hinge based on new analytic and/or FEM models that have been manufactured by state of the art wire EDM technology. Experimental proofs at test benches, equipped with ultra-precise interferometer based length and angular measurement systems, show first time the residual deviation to the intended path of motion with a resolution of nanometers/arc seconds. Theoretically determined and measured data are in good correlation. Repeatability limitations are rather more given by the residual noise of the overall test arrangement and mainly not by the mechanism itself.



Keck, Lorenz;
Miniaturgreifersystem für feine Fasern. - Ilmenau. - 78 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Zum Zwecke der Erfassung verschiedener mechanischer Eigenschaften von feinen Einzelfasern soll ein Messaufbau verwendet werden, der prinzipiell auf der Basis eines neuartigen Mehrkomponentenkraftmesssystems aufgebaut ist. Um die gesamte Messung mit den hohen Anforderungen an Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Fasereinspannung, sowie an Automatisierungsgrad und Durchsatz des gesamten Messsystems realisieren zu können, wird im Rahmen dieser Arbeit ein geeignetes Gerät zur Handhabung der Fasern während des Messprozesses entwickelt. Im Vordergrund stehen hierbei - mit Blick auf die konstruktive Umsetzung - neben der Reduzierung der Flächenpressung auf die Faser durch eine geeignete Einspannmethode auch stark einschränkende Bauraum- und Gewichtsbedingungen für die Gestalt des Greifers. Unter gedanklicher Einbindung der Schnittstellen des Greifersystems in den gesamten Messaufbau wird in der Konzeptphase nach Möglichkeiten gesucht, um die geforderte Funktionalität einfach umsetzen zu können. Hieraus ergibt sich nach einer anschließenden mehrstufigen Bewertung einzelner Prinzipentscheidungen eine Vorzugslösungsvariante, die konstruktiv konkretisiert wird. Diese gewählte Lösung umfasst ein vollautomatisiertes Miniaturgreifersystem mit einer hochreproduzierbaren Kinematik und einen durch die Aktuierung sensitiv variabel einstellbaren Kraftbereich für verschiedene Greifobjektbeschaffenheiten.



Schulze, Sven;
Konzeption und Konstruktion eines optomechatronischen Systems zur Qualitätssicherung von Kapillaren in der Thermometerfertigung. - Ilmenau. - 79 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Thermometerherstellung hat in Thüringen lange Tradition. Noch heute werden Ausdehnungsfieberthermometer nach dem Prinzip von Daniel Gabriel Fahrenheit gefertigt. Für die Herstellung der Thermometer wird vor allem Glas verwendet, das während der Produktion häufig einen Phasenübergang zwischen festen und flüssigen Zustand erfährt. Aufgrund dessen kommt es zu Abweichungen in Größe und Form der Thermometer, welche die Funktionsweise beeinträchtigen. In dieser Arbeit wird zunächst der Produktionsprozess analysiert, um die Ursachen dieser Abweichungen zu erkennen. Dabei wird festgestellt, dass die Einführung eines neuen Messsystems zur Bestimmung einer kapillaren Querschnittsfläche die Anzahl der Fehlteile reduzieren könnte. Daher wurden einige Messprinzipe konzipiert, die eine automatisierte 100%-Messung gewährleisten. Das vielversprechendste Messprinzip, welches auf einem optischen Prinzip beruht, wurde in einem Versuchsaufbau auf seine Tauglichkeit untersucht. Auf dieser Grundlage konnte eine Prognose über das Ausschussverhalten nach Einführung des neuen Messystems erstellt werden. Hierbei wurden die positiven Folgen erkannt, da sich der Ausschuss des betrachteten Anteils um den Faktor 50 verringern würde. Im Anschluss folgen erste technische Prinzipe des gesamten Systems. Neben der Bestimmung der Querschnittsfläche der Kapillare wird zudem ein notwendiger Zuschneideprozess und eine Qualitätskontrolle, die weitere funktionale Merkmale der Kapillare überwacht, in das System integriert. Das Ergebnis dieser Arbeit bildet ein konkretisiertes technisches Prinzip.



Weigert, Florian; Theska, René;
Development of a changing interfacefor tools in nanofabrication machines with a highly reproducible position definition :
Entwicklung einer Wechselschnittstelle für Tools in Nanofabrikationsmaschinen mit hochreproduzierbarer Lagedefinition. - In: 5. IFToMM D-A-CH Konferenz 2019 : 26./27. Februar 2019, RWTH Aachen : Tagungsband.. - Duisburg-Essen : DuEPublico, Universität Duisburg-Essen, (2019), S. 90-93

Im Stand der Forschung sind Wechselschnittstellen für Sensoren und Werkzeuge bereits in unterschiedlichen Maschinenklassen zu finden. Diese erfüllen jedoch nicht die geforderten höchsten Ansprüche an die Reproduzierbarkeit der Position für den Einsatz in Nanofabrikationsmaschinen. Kinematische Kopplungen zeigen aufgrund ihrer eindeutigen, kinematisch bestimmten Lagedefinition und einer hohen Reproduzierbarkeit eine gute Eignung für den Einsatz als Wechselschnittstelle in Nanofabrikationsmaschinen. Anhand von analytischen Berechnungen werden die wirkenden Kräfte und Verformungen der Koppelpunkte ermittelt. Für die Integration einer Justierung werden neue Anordnungen einer solchen kinematischen Kopplung untersucht. Da analytische und numerische Modelle die Reproduzierbarkeit nicht ausreichend genau abbilden können, wird ein geeigneter Messaufbau entwickelt. Dessen Eignung wird anhand einer dreidimensionalen, vektorbasierten Unsicherheitsanalyse nachgewiesen. Anschließend wird mittels der Ergebnisse der untersuchten Prototypen ein Modell zur Beschreibung des Zusammenhangs zwischen Konstruktionsmerkmalen und Reproduzierbarkeit entwickelt.



https://duepublico.uni-duisburg-essen.de/servlets/DocumentServlet?id=48214
John, Kerstin;
Untersuchung von Umlenkelementen zur Anwendung in der interferometrischen Längenmesstechnik. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 1 Online-Ressource (176 Seiten). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - Band 33)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2018

Aufgrund ihrer hohen Auflösung in Kombination mit einem großen Messbereich nehmen Interferometer eine Spitzenrolle in der Präzisionslängenmesstechnik ein. Sie müssen stets so angeordnet werden, dass der Messstrahl das Messobjekt auf geradem, unabgeschattetem Weg erreicht. Durch eine Umlenkung und Faltung des Interferometermessstrahls lassen sich Flexibilität des Aufbaus und Zugänglichkeit des Messobjektes verbessern. Diese Arbeit untersucht den Einsatz von Strahlumlenkelementen in interferometrischen Messanordnungen sowie die dadurch entstehenden Messfehler und Möglichkeiten ihrer Kompensation und Korrektur. Zunächst wird das grundlegende Messprinzip von interferometrischen Längenmessungen vorgestellt sowie auf mögliche Fehlerquellen insbesondere im Hinblick auf Strahlumlenkung hingewiesen. Es wird untersucht, wie sich die Änderung von geometrischen und Polarisationseigenschaften des Messstrahls durch ein Umlenkelement auf die interferometrische Messung auswirken. In dieser Arbeit werden verschiedene Modelle vorgestellt, mit denen die Lichtausbreitung und Polarisation sowie das geometrische Übertragungsverhalten von Umlenkelementen untersucht werden können. An Beispielen werden Einflussfaktoren herausgestellt, die auf die Polarisation des Lichtes wirken. Darüber hinaus wird deren Nutzung zur Kompensation von unerwünschten Polarisationsänderungen diskutiert. Eine Übersicht teilt reflektierende und refraktive Umlenkelemente auf Basis von Gemeinsamkeiten in Geometrie und Übertragungsverhalten in Kategorien ein. Der Fokus liegt dabei auf Invarianzachsen für Translation und Rotation der Elemente. Diese erlauben eine Bewegung der Umlenkelemente, ohne dass die untersuchte Funktionsgröße beeinflusst wird. Auf die Existenz und Lage dieser Achsen wird für jede Gruppe von Umlenkelementen hingewiesen. Zusätzlich erfolgt der Nachweis im Experiment, der das qualitative Übertragungsverhalten ausgewählter Umlenkelemente bestätigt. Schließlich werden die Erkenntnisse dieser Arbeit in Gestaltungsrichtlinien zusammengefasst, die den Anwender bei der Auslegung von Umlenkelementen für interferometrische Längenmesssysteme unterstützen.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000555
Soares Oliveira, Rafael; Machado, Renato R.; Lepikson, Herman; Fröhlich, Thomas; Theska, René;
A method for the evaluation of the response of torque transducers to dynamic load profiles. - In: Acta IMEKO : the e-Journal of the International Measurement Confederation (IMEKO).. - Braunschweig, ISSN 2221-870X, Bd. 8 (2019), 1, S. 13-18

http://dx.doi.org/10.21014/acta_imeko.v8i1.654
Darnieder, Maximilian; Torres, Mario; Linß, Sebastian; Theska, René; Zentner, Lena; Fröhlich, Thomas;
Modellierung der Drehsteifigkeit dünner Festkörpergelenke in der Präzisionsgerätetechnik. - In: Jahrbuch Optik und Feinmechanik. - Görlitz : Optik-Verl., ISSN 0075-272X, Bd. 64 (2018), S. 139-165

Festkörpergelenke werden seit langem in verschiedensten Bereichen der Feinwerktechnik eingesetzt, besonders dort, wo erhöhte Anforderungen an die Präzision bestehen. Beispiele dafür sind Präzisionswaagen und Massekomparatoren, die bereits eine beeindruckende Leistungsfähigkeit erreicht haben. Dies ist nicht zuletzt auf die genaue Kenntnis der mechanischen Eigenschaften und deren Modellierung zurückzuführen. Dennoch ergeben viele in der Literatur verfügbare analytische Modellgleichungen zur Berechnung der Drehsteifigkeit der hier typischen, besonders dünnen Festkörpergelenke eine Abweichung von rund 10 % gegenüber dem 3D-Modell basierend auf der Finiten-Elemente-Methode. Dies wird anhand der genauen Betrachtung des Spannungszustandes im belasteten Gelenk aufgezeigt und ist ein relevanter Aspekt für die Entwicklung von Geräten für Präzisionsanwendungen und deren Justierung. Der Beitrag beleuchtet dieses Phänomen im Detail, zeigt Grenzen verschiedener Modellansätze in Abhängigkeit der Geometrie auf und bietet dem Leser einen Vorschlag zur präzisen Modellierung in einem großen Parameterraum an, die ohne eine aufwändige Finite-Elemente-Analyse auskommt.



Schienbein, Ralf; Fern, Florian; Jorda, David; Theska, René; Füßl, Roland;
On the design of long range multiaxial nanofabrication machines based on Cartesian nanopositioning systems with additional ultra precision rotations. - In: 33rd ASPE Annual Meeting. - Raleigh, NC : American Society for Precision Engineering, ISBN 978-1-887706-77-3, (2018), S. 527-532

As result of a comprehensive literature survey, the majority of nanopositioning and nanomeasuring machines (NPMMs) are based on three independent linear movements in a Cartesian coordinate system with a repeatability in the nanometer range. This in combination with the specific nature of sensors and tools (further on summarized as tool) limits the addressable part geometries. Depending on the tool in use, spherical and aspherical geometries as well as free-form surfaces cannot be measured or only to a certain limit. This article contributes to the enhancement of multiaxial machine structures by the implementation of rotational movements while keeping the precision untouched. A systematic parameter based dynamic evaluation approach was developed for the creation and selection of adequate machine structures for multiaxial nanopositioning systems (DOF>3). To support the selection, detailed parameter sets are generated containing explicit moving ranges, uncertainties, resolutions, reproducibilities and costs. The parameter sets are further detailed with derived characteristics such as deformations, vibrations or thermal influences due to the additional rotations based on FEA-models and verified experimental data. This approach is also applied to the rotation of the sample. The results are compared to those of the tool rotation and mixed versions. After all, the knowledge gained, is formed into general rules for the verification and optimization of design solutions for multiaxial nanopositioning machines. Out of these investigations, a rotation of the tool is a favourable solution. Kinematics with a high degree of fulfilment consider a common instantaneous center of rotation in the tool center point (T). Compared to a fixed tool position this leads to shifting deviations of (T) due to deformations of the frame depending on the actual mass distribution. In addition, deviations of (T) are caused by vibrations and thermal influences of the positioning system. The strict separation of the force frame and the metrology frame, thermal shielding and direct measuring systems for the deviation of (T) can compensate the effects that are dependent on the selected overall structure and positioning system.



Fern, Florian; Füßl, Roland; Schienbein, Ralf; Theska, René;
Ultra precise motion error measurement of rotation kinematics for the integration in nanomeasuring and nanofabrication machines. - In: 33rd ASPE Annual Meeting. - Raleigh, NC : American Society for Precision Engineering, ISBN 978-1-887706-77-3, (2018), S. 122-126

The semiconductor industry has been done an incomparable progress during the last 60 years. With the ongoing reduction of the structure size by new fabrication techniques the nanomeasurement systems have also increased their performance [1]. Besides this development the measurement and fabrication of freeform surfaces, aspheric lenses or high aspect ratio structures are still highly challenging. There are different commercial and scientific approaches to measure on freeform surfaces [2, 3, 4, 5].



Torres Melgarejo, Mario André; Darnieder, Maximilian; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Fröhlich, Thomas; Theska, René;
On modeling the bending stiffness of thin semi-circular flexure hinges for precision applications. - In: Actuators : open access journal.. - Basel : MDPI, ISSN 2076-0825, Bd. 7 (2018), 4, 86, insges. 16 S.

Compliant mechanisms based on flexure hinges are widely used in precision engineering applications. Among those are devices such as precision balances and mass comparators with achievable resolutions and uncertainties in the nano-newton range. The exact knowledge of the mechanical properties of notch hinges and their modeling is essential for the design and the goal-oriented adjustment of these devices. It is shown in this article that many analytical equations available in the literature for calculating the bending stiffness of thin semi-circular flexure hinges cause deviations of up to 12% compared to simulation results based on the three-dimensional finite element model for the considered parameter range. A close examination of the stress state within the loaded hinge reveals possible reasons for this deviation. The article explains this phenomenon in detail and shows the limitations of existing analytical models depending on specific geometric ratios. An accurate determination of the bending stiffness of semi-circular flexure hinges in a wide range of geometric parameters without the need for an elaborate finite element analysis is proposed in form of FEM-based correction factors for analytical equations referring to Euler-Bernoulli's beam theory.



https://doi.org/10.3390/act7040086
Fern, Florian; Füßl, Roland; Schienbein, Ralf; Theska, René;
Influence of additional rotational movements on the measurement uncertainty of nanomeasuring, nanopositioning and nanofabrication machines. - In: Sensors and Measuring Systems : 19th ITG/GMA-Symposium : 26-27 June 2018.. - [Frankfurt am Main] : VDE, (2018), S. 168-171

The measurement of freeform surfaces, aspheric lenses or the sidewall roughness of high aspect ratio structures are a current challenge in nanometrology. There are different publications and commercial products with approaches to perform a measurement of those quantities [1, 2, 3, 4]. Beside the nanomeasurement the nanofabrication on curved freeform surfaces is an upcoming trend. The measurement or the fabrication on a freeform surface is limited by the possible tilt angle between the tools working axis and the local surface normal. To achieve larger angles and a minimal measurement uncertainty the tool must be placed optimal to the local surface. According to those requirements, concepts are developed to increase the degree of freedom in positioning. The x-y-z translational positioning system of an nanomeasuring machine (NMM-1) with a working volume of 25×25×5mm^3 [5] will be extended by additional rotational movements. The rotation can be achieved by three basic principles of motion which are the rotation of the sample, of the tool or a combination of the tool and the sample rotation. In a first step the principles of motion are described by their bare geometrical properties and decoupled from real positioning systems. A constant instantaneous centre of motion in the sensor measurement point is determined as the optimal principle for a rotational system. This principle is further investigated and is made concrete by choosing a combination of kinematics [6]. A vectorial approach based on the GUM [7] is used to evaluate the influence of the axes error motion on the measurement result. The method and the results for a combination of a rotary table and a goniometer axis are described in detail.



https://ieeexplore.ieee.org/document/8436163
Jorda, Paul David;
Systematische Untersuchung von ultrapräzisen rotatorischen Positioniersystemen in Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - Ilmenau. - 88 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Lösungsmöglichkeiten für die Integration von ultrapräzisen Rotationen in Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. Diese sollen Alternativen zu den Konzepten bisheriger Arbeiten darstellen. Die alternativen Lösungsmöglichkeiten sind weiterhin hinsichtlich ihrer Einflussparametern auf bestehende Maschinen zu untersuchen. Nach einer Analyse des Stands der Technik werden Integrationskonzepte, basierend auf drei möglichen Hauptstrukturen, systematisch erarbeitet, variiert und analysiert. Die Hauptstrukturen des Gesamtsystems stellen die Toolrotation, die Objektrotation und die kombinierten Rotation dar. Hierzu werden bestehende Konzepte der Toolrotation von [Wei17] einbezogen. Bei der Variation werden die Anordnungen der Rotationsachsen zueinander sowie im Raum systematisch variiert. Die hierdurch entstehenden Prinzipe werden mittels einer mehrwertigen Bewertung evaluiert. Um die Systematik auch für die generelle Evaluierung von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen zu verwenden, sind die Bewertungskriterien allgemeingültig formuliert. Die, für die in Ilmenau entwickelten Maschinen NMM1 und NPMM-200, als zielführend identifizierten Varianten werden einer Bauraumanalyse unterzogen und anschließend in das entsprechende Zielsystem integriert. Dazu werden digitale Demonstrationsmodelle angefertigt, welche die Beziehungen zwischen Maschinen- und Rotationskomponenten darstellen. Mit den Demonstrationsmodellen lassen sich Einflussparameter für die Integration der Prinzipe in die Maschinen untersuchen. Anhand einer Gegenüberstellung der Prinzipe hinsichtlich ihrer Einflussparameter lässt sich feststellen, welche Prinzipe für den Einsatz in der jeweiligen Maschine geeignet sind. Für die NMM1 wird eines dieser Prinzipe konstruktiv detailliert. Das ausgewählte Prinzip besitzt einen Rotationstisch, welcher das zu vermessende Objekt um die z-Achse dreht, und ein Goniometer, das das Tool zur z-Achse neigt. Somit lässt sich eine vollständige Hemisphäre normal zur Oberfläche adressieren. Ein wichtiger Aspekt für eine nanometergenaue Positionierung ist die Bestimmung von Positionsabweichungen der Systeme. Dafür wird im Rahmen der Konstruktion ein Konzept erarbeitet, welches In-situ-Messungen translatorischer und rotatorischer Abweichungen ermöglicht. Erkenntnisse dieser Arbeit werden zu allgemeinen Konstruktionsrichtlinien überführt, die eine Grundlage für weitere Arbeiten darstellen.



Hahm, Christoph; Theska, René; Fehringer, Andreas; Kästner, Anett;
Qualification of the endurance strength enhancement of silane coated concrete parts. - In: Measurement science and technology : devoted to the theory, practice and application of measurement in physics, chemistry, engineering and the environmental and life sciences from inception to commercial exploitation.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6501, Bd. 29 (2018), 10, S. 104003, insges. 9 S.

https://doi.org/10.1088/1361-6501/aad6c1
Scharff, Moritz; Darnieder, Maximilian; Steigenberger, Joachim; Alencastre, Jorge H.; Behn, Carsten;
Theoretical investigations on the behavior of artificial sensors for surface texture detection. - In: Dynamical systems in theoretical perspective : Łód´z, Poland, December 11-14, 2017.. - Cham : Springer, ISBN 978-3-319-96598-7, (2018), S. 311-321

Animal vibrissae are used as natural inspiration for artificial tactile sensors, e.g., the mystacial vibrissae enable rodents to perform several tasks in using these tactile hairs: object shape determination and surface texture discrimination. Referring to the literature, the Kinetic Signature Hypothesis states that the surface texture detection is a highly dynamic process. It is assumed that the animals gather information about the surface texture out of a spatial, temporal pattern of kinetic events. This process has to be analyzed in detail to develop an artificial tactile sensor with similar functionalities. Hence, we set up a mechanical model for theoretical investigations of the process. This model is analyzed in two different directions using numerical simulations: at first a quasi-static and then a fully dynamic description.



https://doi.org/10.1007/978-3-319-96598-7_25
Hahm, Christoph; Theska, René; Raab, Dagmar; Fehringer, Andreas; Kästner, Anett;
Experimental qualification of the strength enhancement of coated concrete parts. - In: Proceedings of the 18th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2018), S. 147-148

Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Räder, Thomas; Zentner, Lena; Theska, René;
Investigations of the geometrical scaling in the systematic synthesis of compliant mechanisms. - In: Proceedings of the 18th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2018), S. 67-68

Hanekopf, Maximilian;
Integration eines Rotationssystems für Tastsysteme in die Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - Ilmenau. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Die an der TU Ilmenau entwickelte Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NMM-1) auf Basis eines kartesisch aufgebauten Positioniersystems ermöglicht das Positionieren von Objekten in einem Volumen von 25mm x 25mm x 5mm mit Nanometerpräzision. Die Erweiterung der kinematischen Freiheit durch zusätzliche Rotationen ermöglicht den Zugang zu komplexen Geometrien und Freiformflächen. Im Rahmen dieser Untersuchung wird die konstruktive Implementierung eines zweiachsigen Rotationssystems mit einem gemeinsamen Rotationszentrum zur Positionierung eines Tools in der NMM-1 durchgeführt. Es werden Rotationselemente so integriert und kombiniert, dass ohne Änderung des grundlegenden Messprinzips der NMM-1 Adressierungen normal zu einer Hemisphäre möglich sind. Hierzu werden unterschiedliche Anordnungen der Rotationskomponenten, die notwendigen Justageschritte der Komponenten zueinander und notwendige Koppelstellen bewertet und konstruktiv umgesetzt. Zudem wird die Integration eines Reflektors untersucht, der in Kombination mit den bereits in der NMM-1 vorhandenen Interferometern das Ausrichten des Rotationssystems ermöglicht.



Schienbein, Ralf; Weigert, Florian; Fern, Florian; Theska, René; Füßl, Roland;
The implementation of ultra precision rotations to multiaxial nanofabrication machines: challenges and solution concepts. - In: Proceedings of the 18th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2018), S. 65-66

Existing long-range nanopositioning and nanomeasuring machines are based on three independent linear movements in a Cartesian coordinate system. This in combination with the specific nature of sensors and tools (further on summarized as tool) limits the addressable part geometries. This article contributes to the enhancement of multiaxial machine structures by the implementation of rotational movements while keeping the precision untouched. A parameter based dynamic evaluation system with quantifiable technological parameters has been set up and employed to identify general solution concepts and adequate substructures. First evaluations show high potential for sample scanning mode variants considering linear movements of the object in combination with angular movements of the tool, considering a goniometer setup in specific. The evaluation system is further enhanced by the implementation of data based on comprehensive design catalogues, uncertainty calculations and CAD-model based footprint analysis for specific setups. To support the selection, detailed parameter sets are generated containing explicit moving ranges, uncertainties, resolutions, reproducibilities and costs. This approach is also applied to the rotation of the object. The results are compared to the tool rotation and mixed versions. After all, the knowledge gained, is formed into general rules for the verification and optimization of design solutions for multiaxial nanopositioning machines.



Darnieder, Maximilian; Torres, Mario; Linß, Sebastian; Theska, René;
On precise modelling of very thin flexure hinges. - In: Proceedings of the 18th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : euspen, (2018), S. 87-88

The continuously rising demands for precision favour the application of monolithic compliant mechanisms with flexure hinges in various fields of precision engineering. It gives way to an almost frictionless and precise motion even under vacuum conditions. These advantages have made compliant mechanism an integral component of high precision weighing cells. A downside of compliant joints is their stiffness towards deflection, which limits the sensitivity of the overall system. Consequently, the flexure hinges are manufactured as thin as possible. The present limit in terms of manufacturing technology is within the range of 50 [my]m. The objective of predicting the behaviour of highest precision weighing cells by modelling is directly interconnected with the exact knowledge of the behaviour of flexure hinges in terms of stiffness. Especially, for flexure hinges with high aspect ratios, typically found in weighing cells, the existing analytical equations and finite element models show pronounced deviations. The present research effort is dedicated to a clarification of this observation. Structure mechanical finite element models are developed to identify the deviations of the models precisely. Results obtained are compared to analytical results and conclusions for the modelling of thin flexure hinges are drawn.



Linß, Sebastian; Gräser, Philipp; Räder, Thomas; Henning, Stefan; Theska, René; Zentner, Lena;
Influence of geometric scaling on the elasto-kinematic properties of flexure hinges and compliant mechanisms. - In: Mechanism and machine theory : the scientific journal of the International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms.. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 125 (2018), S. 220-239

https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.03.008
García Ayala, Braulio Jesús;
Experimental setup for measuring the mechanical behavior of loaded thin compliant joints with highest precision. - Ilmenau. - 70 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Nachgiebige Mechanismen mit Festkörpergelenken bestimmen die Leistungsfähigkeit von vielen Präzisionsgeräten in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Die präzise Modellierung der mechanischen Eigenschaften ist dabei eine entscheidende Grundlage für die Verbesserung deren Leistungsfähigkeit. Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit trägt zur experimentellen Verifikation verschiedener mechanischer Modelle dünner Festkörpergelenke mit Halbkreiskontur bei. Zu diesem Zweck wurde ein experimenteller Aufbau für die präzise Lasteinleitung auf das Festkörpergelenk entworfen und eingerichtet. Das Gerät ist zur präzisen Bestimmung der Drehsteifigkeit dünner Festkörpergelenke in ihrem elastischen Bereich mit einer minimalen Kerbenhöhe von 50, 75 und 100 Mikrometer bestimmt, kann aber darüber hinaus auch zur hochgenauen Lastaufbringung für weitere Anwendungen eingesetzt werden. Es wurden zwei Sätze von Gelenken analysiert, die in verschiedenen Firmen durch Drahterodieren hergestellt wurden. Obwohl beide Gruppen mit den gleichen geometrischen Abmessungen gefertigt wurden ergaben sich große Steifigkeitsabweichungen. Es zeigte sich, dass die Herstellung einen großen Einfluss auf die Steifigkeit der Gelenke hat, da sie die resultierende Geometrie im mikroskopischen Maßstab beeinflusst. Die zu erwartende thermische Beeinflussung und Gefügeänderung des Werkstoffes bleiben zunächtst unberücksichtigt. Die experimentellen Ergebnisse sind für einen Festkörpergelenksatz in guter Übereinstimmung mit den Berechnungen unter Nutzung der Finite Elemente Methode. Weitere Untersuchungen sind notwendig, um diese Tendenz zu bestätigen. Damit wäre ein solider Nachweis gegeben, dass die existierenden analytischen Ansätze zur Berechnung der Steifigkeit für den betrachteten Dickenbereich der Gelenke nicht mehr zutreffend sind.



Flemming, Marc;
Konzeption und Konstruktion eines optomechatronischen Systems zur automatischen Fehlerdetektion optischer Bauteile. - Ilmenau. - 68 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Diese wissenschaftliche Arbeit dient der Aufarbeitung aktueller Prüfverfahren optischer Bauteile in Großserienfertigung. Derzeitige Verfahren umfassen eine visuelle Inspektion aller gefertigten Bauelemente durch qualifizierte Prüfkräfte, wodurch diese weder den geforderten Ansprüchen an die Entscheidungssicherheit genügen, noch bei den kontinuierlich steigenden Stückzahlen langfristig wirtschaftlich sinnvoll umsetzbar sind. Die Entwicklung einer Prüfvorrichtung zur Erkennung und Messung aller spezifizierten Defekte stellt eine Erweiterung des Standes der Technik dar. Auf der Grundlage eines Optikdesigns, welches im Vorlauf zu dieser Arbeit entworfen und durch umfangreiche Versuche erprobt wurde, entsteht mithilfe des Konstruktiven Entwicklungsprozesses ein fertigungstaugliches Konzept sowie ein konstruktiver Entwurf, der einen Beitrag für die weitere Entwicklung eines vollautomatisierten Prüfplatzes mit Prüflingshandling liefert.



Grassel, Felix;
Entwicklung einer Festhaltung für feine Fasern. - Ilmenau. - 51 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Zur systematischen Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von feinen Einzelfasern einer vorgegebenen Länge werden Versuche durchgeführt. Die bekannten und kommerziell erhältlichen Systeme, welche in ihrer Funktion vorgestellt werden, werden den gesteigerten Anforderungen nicht mehr gerecht. Ein besonderes Problem stellt die Festhaltung der Fasern dar. Es werden daher mögliche Prinzipe einer vorschädigungsfreien Festhaltung erarbeitet und hinsichtlich ihrer Tauglichkeit bewertet. Ein weiterer Fokus liegt auf der Möglichkeit, durch kurze Ein- und Ausspannzeiten, einen Testbetrieb mit gegenüber derzeitigen Systemen gesteigertem Durchsatz zu erreichen. Weitere wesentliche Forderungen sind eine definierte und reproduzierbare Einspannlänge sowie eine möglichst geringe Beeinflussung der Messung durch die Eigensteifigkeit der Festhaltung. Zur Bestimmung der Interaktion der Fasern mit einer mechanisch-steifen Klemmung werden Versuche mit verschiedene Geometrien durchgeführt und ausgewertet.



Theska, René; Zentner, Lena; Fröhlich, Thomas; Weber, Christian; Manske, Eberhard; Linß, Sebastian; Gräser, Philipp; Harfensteller, Felix; Darnieder, Maximilian; Kühnel, Michael;
State of the art precision motion systems based on compliant mechanisms. - In: The 4th International Conference Mechanical Engineering in XXI Century. - Niš : Faculty of Mechanical Engineering, (2018), S. 3-8

Torres Melgarejo, Mario André;
Modeling of the elastic mechanical behavior of thin compliant joints under load for highest-precision applications. - Ilmenau. - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Für die anspruchsvollsten Aufgaben in Messgeräten in der Kraftmesstechnik gehören Festkörpergelenke in nachgiebigen Mechanismen zu den leistungsbestimmenden Bestandteilen. Um die mechanischen Eigenschaften von Geräten wie Wägezellen zu verbessern, ist die genaue Modellierung von Festkörpergelenke wesentlich. Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit konzentriert sich auf die Modellierung des mechanischen Verhaltens eines einzelnen Festkörpergelenkes, das geometrischen Abweichungen und nicht idealen Lastbedingungen wie sie in Wägezellen auftreten unterliegt. Das betrachtete Gelenk hat eine Halbkreiskontour und eine große Breite im Vergleich zu seiner minimalen Kerbhöhe. Diese Geometrie wird mit der Finite-Elemente-Methode modelliert. Anforderungen für eine vertrauenswürdige und effiziente Berechnung werden unter Berücksichtigung geometrischer Abweichungen für spätere parametrische Untersuchungen erarbeitet. Analytische Gleichungen aus der Literatur werden mit numerischen Ergebnissen verglichen, um die Gültigkeit ihrer Annahmen bezüglich dünner Gelenke zu überprüfen. Das Modell wird verwendet, um die Abweichung der Drehsteifigkeit in nicht idealen Festkörpergelenken zu untersuchen. Quellen der Abweichungen wird identifiziert und durch Parameter beschrieben. Der Wertebereich für jeden Parameter wird aufgrund der zu erwartenden Abweichungen von typischerweise anwendbaren Fertigungsverfahren bestimmt. Einflussreiche Parameter werden durch eine Sensitivitätsanalyse ermittelt. Die Auswirkung der Lasteinleitung wird im Zusammenhang mit der Anwendung in Wägezellen untersucht. Zur Verbesserung der Gesamtempfindlichkeit kann die Steifigkeit der Festkörpergelenke reduziert werden. Eine Option, die Änderung der Geometrie durch Hinzufügen eines Streifens in der Mitte des Festkörpergelenks, wird im Vergleich zu bestehenden analytischen Gleichungen untersucht. Die Auswirkungen von Bodenneigungen für ein einzeln belastetes Festkörpergelenk werden als Grundlage für die zukünftige Modellierung eines neigungunempfindlichen Zustands der Wägezelle untersucht (autostatischer Zustand). Durch das Einstellung der vertikalen Lage des Schwerpunktes des Hebels kann die Neigungsempfindlichkeit theoretisch vollständig beseitigt werden. Ein Ansatz, um die Position für diesen Zustand zu finden, wird unter Berücksichtigung der numerischen Begrenzungen der Finite-Elemente-Modellierung vorgestellt. Mit Hilfe dieses Ansatzes wird die Variation der gesuchten Position für verschiedene Werte der Designparameter ausgewertet.



Weidenfeller, Laura; Schienbein, Ralf; Kirchner, Johannes; Reinhardt, Carsten; Manske, Eberhard;
Development of laser positioning system of high accuracy in the nanometer range. - In: Advanced Fabrication Technologies for Micro/Nano Optics and Photonics XI : 28-31 January 2018, San Francisco, California, United States.. - Bellingham, Washington, USA : SPIE, (2018), 105440E, insges. 7 S.

Direct Laser Writing techniques like two-photon-polymerization or UV-lithography have become common tools for the micro- and nanofabrication of precise devices like photonic crystals. A decrease in the size of structures of special devices requires a significant better resolution of the laser beam system that can be determined by using different photoinitiators or a second depletion laser for STED-lithography. However, besides the optical limits for the resolution of the laser system due to diffraction effects, the positioning systems for the laser beam or the sample stage lead to further imprecisenesses. To benefit from the high resolution techniques for the structuring process, the need for highly accurate positioning systems has dramatically grown during the last years. A combination of lithographic techniques with a nanopositioning and nanomeasuring machine NMM-1, developed at the TU Ilmenau, enables high precision structuring capability in an extended range. The large positioning volume of 25mm x 25mm x 5mm with a resolution in the sub-nanometer range is a good condition for ultra precision manufacturing with large area 3D-Laser-Lithography. Advantages and disadvantages as well as further developments of the NMM-1 system will be discussed related to current developments in the laser beam and nanopositioning system optimization. Part of the further development is an analysis of the implementability of additional ultra precise rotational systems in the NMM-1 for the unlimited addressability perpendicular to the surface of a hemisphere as key strategy for multiaxial nanopositioning and nanofabrication systems.



https://doi.org/10.1117/12.2312704
Darnieder, Maximilian; Pabst, Markus; Wenig, Ronny; Zentner, Lena; Theska, René; Fröhlich, Thomas;
Static behavior of weighing cells. - In: Journal of sensors and sensor systems : JSSS.. - Göttingen : Copernicus Publ., ISSN 2194-878X, Bd. 7 (2018), 2, S. 587-600

https://doi.org/10.5194/jsss-7-587-2018
Beloivan, Pavel A.; Latyev, Svjatoslav M.; Frolov, Dmitry N.; Theska, René;
Estimation of clearances in the design and adjustment of barrel type lens systems. - In: Optical Measurement Systems for Industrial Inspection X : 26-29 June 2017, Munich, Germany.. - Bellingham, Washington, USA : SPIE, (2017), Seite 103293V-1-103293V-5

https://doi.org/10.1117/12.2270109
Scheibe, Hannes; Schindler, Christian; Theska, René;
Technologies for cost-effective manufacturing of precision aspheres and freeforms. - In: Engineering for a changing world. - Ilmenau : Technische Universität, (2017), insges. 11 S.

Oliveira, Rafael; Lepikson, Herman; Theska, René; Fröhlich, Thomas;
Evaluation of the principle for generating reference inertial torques for the dynamic calibration of torque transducers. - In: Engineering for a changing world. - Ilmenau : Technische Universität, (2017), insges. 11 S.

Weigert, Florian;
Positioniersystem für ultrapräzise Rotationen in Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Um eine weitgehend uneingeschränkte Zugänglichkeit von Geometrieelementen komplexer Bauteile zu ermöglichen, ist eine Erweiterung der an der Technischen Universität Ilmenau entwickelten kartesischen Nanopositionier- und Nanomessmaschine um ein Rotationssystem notwendig. Dazu wird zunächst eine Übersicht über die am Markt verfügbaren und potentiell geeigneten Rotationseinheiten gegeben und deren technischen Eigenschaften ausgewertet. Nachfolgend werden Kinematikvarianten für die Rotation des Tastsystems entwickelt und anhand einer mehrwertigen Bewertung die optimalen Lösungsansätze ermittelt. Dabei wird eine Unterscheidung zwischen Lösungen für eine Rotation in einer Ebene und einer Rotation in zwei Ebenen vorgenommen. Anschließend werden die ausgewählten Lösungsvarianten mit am Markt verfügbaren Rotationeinheiten entsprechend des Bauraums der NMM1 näher konkretisiert und CAD Modelle erstellt. Bei der Konkretisierung stellt sich die Kombination aus einem Rotationstisch und einem Goniometer als zielführend heraus, da damit nahezu eine gesamte Hemisphäre normal zur Oberfläche adressiert werden kann. Für die ausgewählte Variante wird eine Unsicherheitsbetrachtung nach der technischen Regel GUM durchgeführt. Diese wird zunächst für einen konservativen Fall durchgeführt, bei welchem die angenommenen Abweichungen den Datenblattwerten der Hersteller entsprechen. Nachfolgend werden die Abweichungswerte in den Berechnungen angepasst und um die Faktoren fünf und zehn geringer angenommen. Unter dieser Annahme wird eine 3-D-Positionierunsicherheit des Rotationssystems von 280 nm beziehungsweise 160 nm in eine Koordinatenrichtung errechnet, mit der ein Einsatz grundsätzlich erfolgversprechend erscheint. Die erlangten Ergebnisse werden schließlich in Form von Konstruktionsrichtlinien zusammengefasst, die für weitere Entwicklungen als Basis dienen können. In nachfolgenden Arbeiten ist eine detaillierte Konstruktion des Rotationssystems unter Einbeziehung konkreter Tast- und Bearbeitungssystemen anzustreben. Alternative Aufbauvarianten unter Nutzung der Rotation des Objekts sind vergleichend zu evaluieren.



Beloivan, Pavel A.; Latyev, Svjatoslav M.; Theska, René;
Features of assembly and adjustment of lens objectives. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 1 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-135:6
Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
On the influence of the flexure hinge orientation in planar compliant mechanisms for ultra-precision applications. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-090:9
Hahm, Christoph; Theska, René; Raab, Dagmar; Fehringer, Andreas; Kästner, Anett;
Qualification of silane coatings for the strength enhancement of concrete parts. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-023:5
Darnieder, Maximilian; Theska, René; Fröhlich, Thomas; Pabst, Markus; Wenig, Ronny; Hilbrunner, Falko;
Design of high-precision weighing cells based on static analysis. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-067:6
Schienbein, Ralf; Theska, René; Weigert, Florian;
A contribution to the implementation of ultraprecision rotations for multiaxial nanopositioning machines. - In: Engineering for a changing world : 59th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, September 11-15, 2017 : proceedings.. - Ilmenau : ilmedia, (2017), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-003:0
Keßler, Christopher;
Optimierung, Konstruktion und Untersuchung eines monolithischen Positioniersystems mit einer rotatorischen Freiheit. - Ilmenau. - 65 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Festkörpergelenke und nachgiebige Mechanismen finden aufgrund ihrer Vorzüge vielfältig Einsatz in Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Präzision des Bewegungsverhaltens. Bei der Synthese und Optimierung von Mechanismen kann auf eine Vielzahl von Richtlinien auf Basis von Starrkörpermodellen zurückgegriffen werden. Diese bilden jedoch die Eigenschaften von nachgiebigen Mechanismen nicht ausreichend gut ab. Die auftretenden Abweichungen resultieren zum Teil aus den Eigenschaften von Festkörpergelenken und können die Bewegungsbahn bzw. den Bewegungsbereich des Mechanismus beeinflussen. Für eine Verbesserung der Synthese ist daher die genauere Beschreibung und Untersuchung von Festkörpergelenken und nachgiebigen Mechanismen sowie deren Umsetzung in einheitliche Syntheserichtlinien notwendig. Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Synthese eines monolithischen Positioniersystems zur Erzeugung einer rotatorischen Freiheit mit einem Bewegungsbereich von ±2˚. Hierfür wird ein im Starrkörpermodell vorliegender viergliedriger Mechanismus durch einen vollständig nachgiebigen Mechanismus mit Festkörpergelenken ersetzt. Zunächst erfolgt eine Analyse, Optimierung und Bewertung von Mechanismen im Starrkörpermodell, die grundsätzlich zur Erzeugung einer präzisen Rotation in Frage kommen. Die zwei Mechanismen mit den kleinsten Momentanpolverschiebungen - eine gleichläufige Antiparallelkurbel und ein gleichschenkliger durchschlagender Mechanismus in einer stabilen Lage - werden anschließend als nachgiebige Mechanismen mit Festkörpergelenken mit Polynomkontur umgesetzt. Daraufhin werden verschiedene konstruktive Einflüsse auf deren Bewegungsverhalten mittels Finite-Elemente-Methode simuliert. Im Anschluss daran erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse mit den zugrundeliegenden Starrkörpermodellen sowie mit zwei nachgiebigen Einzelgelenken, deren Bewegungsverhalten als Referenz dient.



Darnieder, Maximilian; Marangoni, Rafael R.; Theska, René; Fröhlich, Thomas; Rahneberg, Ilko;
Contribution to the mechanical enhancement of load cells in precision weighing technology by means of advanced adjustment strategies. - In: Proceedings of the 17th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : euspen, ISBN 978-0-9957751-0-7, (2017), S. 411-412

The accuracy of force measurement systems is predominantly influenced by its stiffness towards deflection. Monolithic mechanical systems in precision weighing technology rely on ultrathin flexure hinges. Further stiffness reduction by a decrease of the minimum hinge thickness is unfavourable. Consequently, the present concept relies on compensation rather than a reduction of the stiffness. Based on precise adjustments, the system state is altered towards an astatic state. Hereby, the overall stiffness and the tilt sensitivity is reduced. These properties have been determined as major contributions to the measurement error. The results of the theoretical investigations form a basis for future experiments and a further improvement of load cells.



Hahm, Christoph; Theska, René; Raab, Dagmar; Mitterhuber, Monika; Kästner, Anett;
Strength enhancement of precision concrete parts by sol-gel surface coating. - In: Proceedings of the 17th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : euspen, ISBN 978-0-9957751-0-7, (2017), S. 51-52

In former own publications it was shown, that high precision concrete parts are a reliable alternative to natural stone for machine base frames. Beside long term stability also a predictable and highly reproducible thermal behaviour is required. The use of low expansion materials is not appropriate for a whole machine structure since these materials are coming with several drawbacks in the mechanical behaviour in combination with high costs. Thermal compensation by special design also raises cost and complexity. The application of materials with identical thermal expansion coefficients in combination with appropriate mechanical properties can solve this problem at significantly reduced costs. Concrete is a promising material for the whole machine structure under these circumstances. In contrast to base frames moving parts need to have a lightweight design thus requiring a high level of specific stiffness. Concrete with a specific stiffness close to steel is an interesting material for the design of movable components coming up with dynamic properties comparable to welded steel structures. Additionally a high material strength is needed in lightweight design. Concrete shows high compressional strength but is sensitive to tensile stress that cannot be fully eliminated. Therefore notch effects and stress concentrations need to be avoided. Reinforcement by implementation of steel or carbon fibres is not applicable since they come with thermal inhomogeneity. An alternative reinforcement can also be done by organofunctional sol-gel silane coating.



Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
Large stroke ultra-precision planar stage based on compliant mechanisms with polynomial flexure hinge design. - In: Proceedings of the 17th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : euspen, ISBN 978-0-9957751-0-7, (2017), S. 107-108

Precision stages based on compliant mechanisms have many advantages over conventional linear guides. Therefore they are widely used in many applications in precision engineering, measurement technology, semiconductor industry and space technology. The motion range of high-precise compliant mechanisms is often limited to some micrometres up to submillimetre. This contribution presents the development in the design of a compliant mechanism allowing a bidirectional planar motion with a large stroke of up to 10 mm and a straight line deviation of only a few micrometres. Based on the outstanding reproducibility of the path of motion, positioning and measurement of large objects with accuracy in the nanometre range have been realised.



Schienbein, Ralf; Theska, René;
A contribution to the development of multiaxial nanopositioning machines. - In: Proceedings of the 17th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : euspen, ISBN 978-0-9957751-0-7, (2017), S. 113-114

Existing long range nanopositioning and nanomeasuring machines are based on three independent linear movements in three rectangular axes. This in combination with the specific nature of optical and mechanical sensors and tools limits the application of those machines in terms of addressable part geometries. State of the art multiaxial precision machines solve this problem but do not fulfil the requirements in positioning accuracy. This article contributes to the development of multiaxial machine structures allowing e.g. 5-axis operation while keeping the precision in the nanometre range. The knowledge base of existing nanopositioning and nanomeasuring machines as well as multiaxial precision machines is collected within systematic structural search to give a broad overview. The accumulated database is than changed over in an abstract format of technical principles and analysed to derive general solution principles for multiaxial nanopositioning machines. A parameter based dynamic evaluation system with quantifiable technological parameters is performed to identify general solution concepts. State of the art machines are evaluated based on this classification system in terms of the implementation of multi-axial movements. After all, the knowledge gained is formed into general rules for the verification and optimization of constructive solutions for multiaxial nanopositioning machines.



Lich, Julian Andreas;
Optical system to observe and measure the spectra of a light emitting substrate and plasma in a RF magnetron. - Ilmenau. - 66, 13 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Zur spektralen Analyse eines lichtemittierenden Substrates während des Beschichtungsprozesses von Terbium (Tb)-dotierten Dünnfilmen durch RF Magnetronsputtern wird ein optomechanisches Gerät entwickelt, konstruiert und getestet. Das Gerät soll räumliche Scans der Substratoberfläche und dem, sich darunter befindenden, Plasma ermöglichen. Räumliche Verteilungen der Emissionsintensität sollen dadurch messbar- und das Tb-Spektrum von dem plasmaüberlagerten Substratspektrum trennbar gemacht werden. Nach einer Einführung in die theoretischen- und praktischen Rahmenbedingungen erfolgt die Präzisierung der Aufgabenstellung und eine kurze Recherche zu bereits vorhandenen Lösungen von ähnlichen Problemen. Ein Prototyp wird vorgestellt und geprüft. Nach der Diskussion und Evaluierung von Teillösungen wird ein optomechanisches System entwickelt, konstruiert, analysiert und mit dem Prototyp verglichen.



Marangoni, Rafael R.; Rahneberg, Ilko; Hilbrunner, Falko; Theska, René; Fröhlich, Thomas;
Analysis of weighing cells based on the principle of electromagnetic force compensation. - In: Measurement science and technology : devoted to the theory, practice and application of measurement in physics, chemistry, engineering and the environmental and life sciences from inception to commercial exploitation.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6501, Bd. 28 (2017), 7, S. 075101, insges. 7 S.

https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa6bcd
Jorda, Paul David;
Verstelleinheit für verschleißnachstellende Kupplungsdruckplatten. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Auf Grundlage einer Kupplungsdruckplatte eines international tätigen Automobilzulieferers wurde in dieser Bachelorthesis eine neue Verstelleinheit zur Verschleißnachstellung entwickelt. Diese Kupplungsdruckplatte stellt weggesteuert Verschleiß der Kupplungsscheiben nach. Seit der Markteinführung dieses Produkts haben sich einige Schwachstellen gezeigt. Eine ist in der Aufgabenstellung dargelegt. Des Weiteren wurden im Zuge dieser Arbeit zwei weitere Schwachstellen gefunden. Zur Beseitigung war ein neues Antriebskonzept zu ermitteln und auszuarbeiten. Um festzustellen, welche Konzepte bereits verwendet werden oder bereits ausgearbeitet wurden, wurde eine Patentrecherche betrieben. Zur Gliederung der Erkenntnisse wurde ein Konstruktionskatalog erarbeitet. Dieser unterteilt jede Antriebsart in ihre elementaren Bestandteile. Bei Betrachtung der möglichen Konzepte unter den Aspekten der Anforderungsliste fällt auf, dass lediglich ein einziges Konzept die Aufgabenstellung erfüllt. Im konstruktiven Teil dieser Arbeit wurden die zusätzlich benötigten Bauteile gestaltet und sowohl analytisch als auch mittels FEM berechnet. Bei einigen war es notwendig, aus einer Vielzahl von Lösungsmöglichkeiten die technisch beste Variante mittels Nutzwertanalyse zu finden. Das Ergebnis dieser Arbeit ist eine Verschleißnachstellung, die alle anfänglichen Anforderungen erfüllt. Bei theoretischer Betrachtung hinsichtlich Funktion sowie Kosten stellt sie eine konkurrenzfähige Alternative zum Stand der Technik dar. Für praktische Tests wurde als Abschluss dieser Thesis ein Prototyp gefertigt.



Pabst, Markus;
Konzeption und Realisierung einer vakuumtauglichen Schwerpunktjustierung für höchste Ansprüche in der Präzisionswägetechnik. - Ilmenau. - 120 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das Kilogramm ist die letzte SI-Basiseinheit, die durch ein Artefakt definiert ist. Da Artefakte nicht langzeitstabil sind, werden Möglichkeiten untersucht das Kilogramm neu zu definieren. Um dies erreichen zu können, müssen bestehende Systeme zur Massebestimmung verbessert werden. Ein Ansatz hierfür besteht darin die Gesamtsteifigkeit von monolithisch gefertigten Wägezellen in Vakuummassekomparatoren durch eine Verschiebung der Schwerpunkthöhen zu minimieren. Die Entwicklung der dazu notwendigen hoch reproduzierbaren Justierung ist das Ziel dieser Arbeit. Das System soll innerhalb der Vakuumkammer automatisch und ohne weitere Zuleitung in die Vakuumkammer arbeiten. Im Rahmen der Arbeit werden verschiedene physikalische Aktorprinzipien in Verbindung mit deren Energieversorgung und Steuerung behandelt. Darauf aufbauend werden Technische Prinzipe ausgearbeitet. Nach einer Auswahl mit Hilfe einer gewichteten Bewertung, Simulationen und Vorversuchen wird ein geeignetes Technisches Prinzip auf Basis von Formgedächtnislegierungen theoretisch beschrieben. Zur experimentellen Untersuchung wird ein Versuchsstand konstruiert und aufgebaut. Als eines der Ergebnisse der Arbeit werden im Rahmen der Versuche fundierte Kenntnisse über das Verhalten von Formgedächtnisdrähten in einem Agonist-Antagonist-Aufbau dokumentiert. Die Ergebnisse ermöglichen Aussagen über die Gültigkeit des theoretischen Modells und die Eignung des Aktorkonzeptes für die Justieraufgabe.



Räder, Thomas;
Systematische Untersuchung der Einflüsse geometrischer Skalierung von nachgiebigen Koppelmechanismen mit optimierten Festkörpergelenken. - Ilmenau. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Nachgiebige Mechanismen mit Festkörpergelenken werden aufgrund ihrer Vorteile oft für Applikationen mit hohen Präzisionsansprüchen genutzt. Zur Synthese nachgiebiger Mechanismen existieren im Vergleich zu Starrkörpermechanismen wenige Richtlinien. Dabei sind Syntheserichtlinien für den schnellen und effizienten Einsatz von nachgiebigen Mechanismen für den Anwendungsfall, z. B. als Positioniersystem, notwendig. In der vorliegenden Masterarbeit erfolgt eine skalenübergreifende Betrachtung für die Synthese nachgiebiger Mechanismen. Es werden die Eigenschaften von Festkörpergelenken und nachgiebigen Mechanismen bei Skalierung ihrer geometrischen Merkmale untersucht. Ziel ist es vor allem, Kenntnis über das Bewegungsverhalten skalierter nachgiebiger Mechanismen zu gewinnen. Hierzu wird eine Übersicht der Einflüsse geometrischer Skalierung erarbeitet. Es werden Festkörpergelenke mit Halbkreis-, Viertelkreis- und Polynomkontur für die Untersuchung verwendet. Die Untersuchung eines nachgiebigen Mechanismus erfolgt am Beispiel des Starrkörpermechanismus einer Parallelkurbel, welche in einen nachgiebigen Mechanismus überführt wird. Dazu werden die Gelenke des Starrkörpermechanismus durch Festkörpergelenke ersetzt. Die Eingangsgröße ist eine eingeleitete Verschiebung in die Systeme. Diese wird mitskaliert, um die Ergebnisse vergleichen zu können. Als Ausgangsgrößen werden beispielsweise Verschiebungen und Kräfte sowie Steifigkeiten und Maximaldehnungen betrachtet. Die geometrische Skalierung wird mit den Faktoren 0,1 bis 2 durchgeführt, wobei die Miniaturisierung im Fokus steht. Anschließend erfolgt eine simulative Untersuchung der Modelle mittels Finite-Elemente-Methode. Die analytischen Ergebnisse aus vorangegangener Modellbetrachtung werden bestätigt. Zur Validierung der Ergebnisse der Finite-Elemente-Methode-Simulationen wird ein Prüfstand aufgebaut. Bestandteile sind unter anderem Zweistrahl-Interferometer sowie Wägezelle zur Messung von Verschiebungen und Kraftreaktion. Zur messtechnischen Untersuchung werden die mittels Drahterosion gefertigten Prototypen in den Prüfstand eingespannt. Anhand der Messergebnisse für die gefertigten Prototypen werden die Ergebnisse der Finite-Elemente-Methode-Simulationen validiert.



Hörold, Tobias;
Entwurf und Konstruktion eines monolithischen Positioniersystems mit zwei rotatorischen Freiheiten. - Ilmenau. - 72 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Nachgiebige Mechanismen besitzen eine Vielzahl an positiven Eigenschaften. Dies macht sie besonders interessant für Anwendungen in der Präzisionstechnik, aber auch für die Robotik, Mikroelektronik und Medizintechnik sowie für die Anwendung im Vakuum. Zur Synthese nachgiebiger Mechanismen mit konzentrierter Nachgiebigkeit existieren verschiedene Methoden. Eine Methode beruht darauf, Analogien bezüglich Starrkörpermechanismen zu verwenden. Dabei werden die Gelenke des Starrkörpermechanismus durch Festkörpergelenke ersetzt. Im Vergleich zu dem Starrkörpermechanismus kommt es aufgrund der Eigenschaften der Festkörpergelenke zu Abweichungen im Bewegungsverhalten. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Synthese eines monolithischen nachgiebigen Koppelmechanismus, der als Basis eines hochpräzisen rotatorischen Positioniersystems mit zwei rotatorischen Freiheiten dienen soll. Es ist eine unabhängige Positionierung eines Abtriebsgliedes in beiden Freiheiten zu realisieren. Innerhalb des zu realisierenden Bewegungsbereichs von ±2˚ soll eine reproduzierbare Schrittweite von 10" ermöglicht werden. Zugleich soll die maximale Drehachsenverlagerung 100 [my]m nicht überschreiten. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine zweiteilige Studie angefertigt, die geeignete Starrkörpermechanismen aufzeigt, bei denen die Drehachsenverlagerung minimal ist. Dabei befasst sich der erste Teil mit einer längenbasierten und anschließend einer winkelbasierten Skalierung mehrgliedriger Mechanismen. Im zweiten Teil werden für geeignete viergliedrige Mechanismen mehrere Variantenstudien durchgeführt. Im Rahmen dieser Studie entstehen neun Starrkörpermechanismen zur Realisierung der geforderten Bewegung. Im Hinblick auf eine minimale Drehachsenverlagerung stellen sich hierbei zwei viergliedrige Mechanismen als besonders geeignet heraus. Diese werden unter Variation der Gelenkorientierung der Koppelgelenke jeweils in zwei nachgiebige Mechanismen überführt. Zur Umsetzung der Gelenkbereiche werden Polynomkonturen sechster Ordnung verwendet. Diese erlauben im Vergleich zu anderen Gelenkkonturen eine niedrigere Drehachsenverlagerung bei zugleich niedrigerer Dehnung der Gelenkbereiche. Anschließend erfolgt eine simulative Untersuchung des Bewegungsverhaltens und der Drehachsenverlagerung mittels FEM-Simulation. Es wird der nachgiebige Mechanismus mit der geringsten Drehachsenverlagerung, 15 [my]m, als Positioniersystem umgesetzt. Den Abschluss der Arbeit stellt die Integration des konstruierten Positioniersystems in das bestehende translatorische Positioniersystem dar.



Scheibe, Hannes;
Aktiv-adaptive Polierwerkzeuge zur Herstellung rotationssymmetrischer Asphären. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - 1 Online-Ressource (XVIII, 163 Seiten). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - Band 28)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016

Optische Technologien sind einer der wesentlichen wirtschaftlichen Treiber des 21. Jahrhunderts. Aus heutiger Sicht besteht speziell für die wirtschaftliche Einzelteilfertigung asphärischer Optikkomponenten als auch optischer Freiformelemente steigender Handlungsbedarf. Diese sind in der geforderten Qualität zwar herstellbar, jedoch verhindern zeitintensive und aufwändige Fertigungsprozesse ihren breiten Einsatz. Der Miniaturisierung und Integration zusätzlicher Funktionalitäten sind unter ausschließlicher Verwendung sphärischer Optikkomponenten enge Grenzen gesetzt, an denen sich heutige Technologien bewegen. Der Einsatz asphärischer Optikkomponenten erlaubt hingegen eine Reduzierung der Anzahl optischer Bauelemente, welche den Bauraumbedarf, das Gewicht, den konstruktiven Aufwand und somit auch die gesamte Komplexität des optischen Systems zu verringern vermag. Ziel dieser Arbeit ist es, eine spürbare Kostensenkung für die Herstellung asphärischer Optikkomponenten zu realisieren. Die dazu erforderliche Weiterentwicklung aktueller Fertigungsprozesse setzt dabei eine tiefgründige wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Themenkomplex heutiger Optiktechnologien im Allgemeinen sowie der Optikfertigung im Speziellen voraus. Den Einstieg dafür bildet die systematische Analyse bestehender Prozesse zur Herstellung asphärischer Optikkomponenten. Darin wird der Vorpolierprozess als wesentlicher Kostentreiber der Asphärenfertigung identifiziert. Ursachen dafür sind drei wesentliche prozess- und technologiebedingte Nachteile, deren Auswirkungen es zur Realisierung einer kosteneffizienten Fertigung mindestens zu reduzieren, idealerweise zu beseitigen gilt. Darauf aufbauend erfolgt eine Erarbeitung und Vorstellung dreier Lösungsansätze. Deren Vergleich und Bewertung zeigt, dass vollaperturige, aktiv-adaptive Polierwerkzeuge die größten Erfolgsaussichten versprechen. Im Folgenden wird dieser Lösungsansatz durch die Erarbeitung des Lösungsraums untersetzt. Die sukzessive Überführung und Ausgestaltung des vollaperturigen, aktiv-adaptiven Polierwerkzeugs hin zu einem Konstruktionsentwurf erfolgt in Anlehnung an die Systematik der Ilmenauer Konstruktionslehre. Den Abschluss der Arbeit bilden der praktische Verfahrensnachweis des entwickelten Werkzeugs, eine Einflussgrößenanalyse, eine Abschätzung des Einsparpotentials sowie Empfehlungen zur Weiterentwicklung.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00031241
Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
Design and experimental characterization of a flexure hinge-based parallel four-bar mechanism for precision guides. - In: Microactuators and micromechanisms : proceedings of MAMM-2016, Ilmenau, Germany, October 5-7, 2016.. - Cham : Springer International Publishing, ISBN 978-3-319-45387-3, (2017), S. 139-152

http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_13
Unterburg, Henning;
Getriebegehäuse mit integrierter Getriebe-Motoren-Kopplung für einen Kleinleistungsantrieb. - 50 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die Abschlussarbeit mit dem Thema "Getriebegehäuse mit integrierter Getriebe-Motoren-Kopplung für einen Kleinleistungsantrieb" beschäftigt sich mit der Entwicklung eines in einem Getriebegehäuse integrierten Bajonettverschlusses und seinen dazugehörigen Funktionsgruppen für einen Kleinleistungsantrieb. Neben dem Bajonettverschluss sollten dabei eine steckbare Kupplung, ein Sicherungsmechanismus und eine Dichtung entsprechend einer simultanen Funktionserfüllung ausgelegt werden. Für die Realisierung der Funktionsgruppen wurde eine Abwägung von Lösungsprinzipien anhand entscheidungsgebender Kriterien durchgeführt und die am besten geeigneten Prinzipien wahrgenommen. Gehäuse- und Bajonettkomponenten sollten als Zinkdruckgussteile hergestellt werden und nicht spanend nachbearbeitet werden. Der Bajonettverschluss wurde deshalb auf Einflüsse prozessresultierender Toleranzen hinsichtlich Geometrie und Funktionalität untersucht. Anhand vereinfachter Berechnungsmodelle und Funktionstests eines ersten Entwurfes, wurde eine Optimierung des Bajonettverschlusses durchgeführt. Mithilfe einer FEM Simulation wurden außerdem Spannungen und Verformungen untersucht und mit den Ergebnissen verglichen. Für die Passungen an den Lagersitzen des Gehäuses wurde eine kalibrierfähige Geometrie und damit verbundene Randbedingungen erarbeitet. Anhand der in der Arbeit gewonnenen Erkenntnisse wurde ein funktionstüchtiger Prototyp der Gesamtbaugruppe inklusive Getriebe gefertigt und zusammengebaut.



Steinbach, Manfred; Höhne, Günther; Schilling, Manfred; Theska, René;
Werner Bischoff : Teil 2: Sein Leben in Ilmenau. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte. - Jena : Vopelius, ISSN 2198-6746, Bd. 19 (2016), S. 377-393

Lenk, Leonhard;
Konzepterweiterung eines Mehrwegeventils für Kaffeevollautomaten. - 110 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

In Kaffeevollautomaten muss Wasser in flüssigem und gasförmigem Zustand zuverlässig auf verschiedene Fluidwege geleitet werden. Zur Schaltung dieser Fluidwege dient ein Mehrwegeventil. Aufgabe der Arbeit ist die Erweiterung des bestehenden Konzepts einer neuen Variante eines derartigen Ventils. Dieses soll durch die Verwendung eines veränderten Dichtkonzepts eine höhere Robustheit und durch zusätzliche Fluidwege erweiterte Funktionen gegenüber dem Vorgänger aufweisen. Ziel der Arbeit ist es insbesondere, die Robustheit des Ventilkonzepts durch Einbeziehen bisheriger Erkenntnisse aus der Erprobung des Vorgängerventils noch weiter zu erhöhen. Hierzu wird zunächst das neue Dichtkonzept untersucht. Dabei liegt ein besonderes Augenmerk auf den Einbauräumen der Dichtungen im Ventil. Für diese wird eine Toleranzanalyse unter Einbeziehung thermischer Veränderungen durchgeführt. Daneben werden Konzepte zur Lösung bekannter Probleme des bisherigen Ventils erstellt. Das betrifft die Schwergängigkeit dieses Ventils, für welche die hohe Reibung zwischen Dichtelementen und relativ dazu bewegten Bauteilen verantwortlich gemacht wird. Hier wird zunächst eine Analyse des Problems durchgeführt. Daraufhin werden Lösungsansätze gesammelt, die nach einer Vorauswahl konkretisiert und anschließend bewertet werden. Ein weiteres Problem resultiert aus der direkten Kopplung des Ventilantriebs an den Antrieb einer anderen Baugruppe. Es besteht darin, dass derzeit Ventilausgänge ohne Notwendigkeit geöffnet werden, wodurch teilweise unerwünschte Effekte auftreten. Hier wird nach der bereits beschriebenen Vorgehensweise nach konstruktiven Möglichkeiten gesucht, das Ventil zeitweise von seinem Antrieb zu entkoppeln. Zuletzt werden Lösungsansätze für das unbeabsichtigte Einsaugen von Milch durch den Milchschäumer gesammelt. Dieses Problem wird durch das Kollabieren abkühlenden Dampfes in den internen Fluidwegen des Kaffeevollautomaten verursacht, wodurch ein Unterdruck entsteht. Hierfür werden Möglichkeiten betrachtet, dies durch Veränderungen am Ventil zu verhindern. Die Ergebnisse der Arbeit bestehen in einer genaueren Analyse des Dichtungseinbauraumes sowie einer großen Zahl an bewerteten, theoretischen Lösungsansätzen für bekannte Probleme des Vorgängerventils. Die Detaillierung dieser Konzepte sowie die endgültige Konstruktion des neuen Ventils stehen noch aus. Auch die Praxistauglichkeit dieser theoretischen Lösungen muss im Weiteren empirisch belegt werden.



Wolhfahrt, Fabian; Theska, René;
Force-controlled measuring cell in delatometry. - In: Ceramic forum international. - Baden-Baden : Göller, ISSN 0173-9913, Bd. 93 (2016), 4/5, Seite E22-E28

Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
Increasing the stroke of an ultra-precise compliant mechanism with optimised flexure hinge contours. - In: Proceedings of the 16th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : Euspen, ISBN 978-0-9566790-8-6, (2016), S. 487-488

This paper presents the investigations of the influences of the flexure hinges contours in compliant linkage mechanisms for precision engineering applications. Especially the influence on the precision of the path of motion and the stroke of the compliant mechanism is reflected. Based on previous investigations on optimised single flexure hinges [1] the validity of the proposed guidelines is analysed for an interconnection of flexure hinges in one mechanism. A parallel crank mechanism is used as an example for such a compliant rectilinear guiding mechanism. The parameters of the approximated linear motion are compared for the rigid-body model, compliant analytic model, FEM simulation models and measurements on manufactured prototypes.



Wohlfahrt, Fabian; Theska, René;
Force controlled dilatometer. - In: Proceedings of the 16th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford, UK : Euspen, ISBN 978-0-9566790-8-6, (2016), P7.08, insges. 2 S.

Harfensteller, Felix;
Konstruktion und Untersuchung eines räumlichen Applikationsbeispiels für monolithische Mechanismen mit konzentrierter Nachgiebigkeit zur Realisierung von hochpräzisen Bewegungen. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Nachgiebige Mechanismen besitzen aufgrund ihrer vorteilhaften Eigenschaften ein großes Potenzial für Anwendungen in der Präzisionstechnik, Messtechnik, Robotik, Bionik und Medizintechnik. Ein verbreiteter Ansatz zur Synthese von nachgiebigen Mechanismen mit konzentrierter Nachgiebigkeit ist die Nutzung von Starrkörpermechansimen. Dabei werden die Gelenke des Starrkörpermechansimus durch Festkörpergelenke in gleicher Position ersetzt. Die Eigenschaften der Festkörpergelenke und deren verbindende Glieder führen zu einer Abweichung vom Bewegungsverhalten des Starrkörpermechanismus. Zudem beschränkt die Dehnungsgrenze den Bewegungsbereich des Mechanismus. Für die zielgerichtete Auslegung von nachgiebigen Mechanismen bedarf es allgemeingültiger Synthesemethoden und Gestaltungsrichtlinien, die den konstruktiven Entwicklungsprozess gesamtheitlich erfassen. Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Synthese von nachgiebigen Mechanismen am Beispiel eines hochpräzisen Positioniersystems für die Realisierung von mehreren unabhängigen Bewegungsachsen mit großem Bewegungsbereich (maximaler Stellweg der Translation ±10mm). Hierzu werden optimierte Gelenkkonturen verwendet, die mittels vorteilhaften Polynomfunktionen 4. Ordnung beschreiben werden. Es wird eine Methode zur bewertungsgerechten Skalierung von Starrkörpermechanismen für die Synthese von nachgiebigen Führungsmechanismen vorgestellt, bei der der maximale Gelenkdrehwinkel und der erreichbare Stellweg des zu erzeugenden nachgiebigen Mechanismus Beachtung finden. Für die Realisierung einer translatorischen Bewegung wird eine Reihe von Starrkörpermechanismen zur Ebenengeradführung erarbeitet und verglichen. Es wird unter anderem ein neuartiger 10-Gelenk-Mechanismus vorgestellt, der im Rahmen dieser Arbeit entworfen und optimiert wird. Dieser Mechanismus wird zur Synthese eines nachgiebigen Teilmechanismus genutzt. Für den erzeugten Teilmechanismus werden die Führungseigenschaften in Abhängigkeit von der Lage des Antriebspunktes mittels der Finite-Elemente-Methode simuliert. Anschließend werden zwei Teilmechanismen zu einem monolithischen Positioniersystem mit zwei translatorischen Bewegungsachsen gekoppelt. Für dieses werden die Führungseigenschaften simulativ untersucht. Es wird ein Versuchsaufbau einschließlich der Lagerungs- und Antriebsrealisierung entworfen, um mit einer messtechnischen Untersuchung die Simulationsergebnisse zu verifizieren.



Isfan-Stan, Christian;
Erfassung der Scheitellage beim Justierdrehen. - 63 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Diese wissenschaftliche Arbeit dient der systematischen Konzipierung einer integrierte Messeinrichtung zur berührungslosen Scheitelmessung von optischen Elementen. Hierfür wird eine allgemeingültige Funktionsstruktur des zu entwickelnden technischen Produktes abgeleitet und darauf aufbauend ein Lösungsprinzip für die Messaufgabe konkretisiert. Dieses stellt die Grundlage für die Erarbeitung funktionsfähiger Lösungskonzepte dar. Widerspruchsfreie Kombinationen der Gestaltungsvariationen spannen ein breites Feld potenzieller Lösungen auf, das mithilfe geeigneter Annahmen zielstrebig eingeschränkt wird. Anhand von Kriterien aus den Anforderungen an die Messeinrichtung erfolgt die Bewertung und Auswahl des favorisierten Lösungskonzepts. Insbesondere wird hierbei auf eine fehlerarme Anordnung geachtet. Das ausgewählte Lösungskonzept stellt die Basis für die weiteren Schritte des konstruktiven Entwicklungsprozesses dar.



Meta, Emiljano;
Entwurf und Konstruktion einer Komponente für ein haptisches Eingabegerät. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines neuartigen haptischen Eingabegerätes. Als Vorlage dienen bereits vorangegangene Entwurfsarbeiten und Literaturrecherchen. Das bisherige Konzept wird unter Einbeziehung ergonomischer Aspekte verfeinert. Die Vorgehensweise für die Entwicklung des haptischen Eingabegerätes basiert auf den VDI Richtlinien VDI 2206 und VDI 2221. In der ersten Phase der Arbeit erfolgen die Aufgabenpräzisierung sowie die Informationsbeschaffung. Es werden vorhandene technische Parameter von vorangegangenen Arbeiten überprüft, neu definiert und in Form einer Anforderungsliste aufgestellt. Im nächsten Schritt wird darauf basierend die Funktionsstruktur erstellt. In der zweiten Phase der Arbeit erfolgt, auf Basis der physiologischen Grundlagen der haptischen Wahrnehmung des Menschen und des Stands der Technik, eine umfassende Analyse von geeigneten Aktor-/ sowie Sensorprinzipien. Im Hinblick auf die Erreichung der Zielparameter, sowie deren technischen Umsetzbarkeit, werden darauffolgend, mit Hilfe von Kombinationstabellen, verschiedene Lösungsmöglichkeiten erarbeitet und bewertet. Aufgrund der Bewertung, die auch nicht technisch determinierte Aspekte einbezieht, wird das optimale Konzept ausgewählt und zu einem konkretisierten Technischen Prinzip weiter verfeinert. Es erfolgt die Umsetzung des gewählten Konzeptes in die Konstruktion eines Funktionsmusters und die Dokumentation der Ergebnisse. Ein Ausblick sowie Hinweise für weiterführende Arbeiten schließen die Arbeit ab.



Weigert, Florian;
Entwicklung eines Endlagendämpfers für schwere Massen in Präzisionsanwendungen. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Um funktionsrelevante Bauteile in Maschinen vor Beschädigungen bei Transport oder Erdbeben zu schützen, müssen hochentwickelte Endlagendämpfer vorgesehen werden. Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Endlagendämpfers, der die Bewegung schwerer Massen innerhalb sehr kleiner Wege stoppt. Dazu werden zunächst die werkstoffwissenschaftlichen Grundlagen des Materials erörtert. Anschließend werden Materialversuche vorgestellt, die für eine genaue Beschreibung des Materialverhaltens und die Auslegung eines Endlagendämpfers notwendig sind. Nachfolgend werden verschiedene konstruktive Lösungsprinzipien für Endlagendämpfer erarbeitet und das optimale Prinzip entsprechend zuvor definierter Kriterien ausgewählt. Für die Auslegung des Endlagendämpfers wird anhand von Literaturwerten und den durchgeführten Versuchen zunächst ein Berechnungsmodell entwickelt, das das Materialverhalten wiedergibt. Die folgende Berechnung und Optimierung des Endlagendämpfers erfolgt unter Betrachtung der Steifigkeit als auch der Dämpfung. Diese Optimierung erfolgt für mehrere Parameter unter der Zuhilfenahme der Software "Matlab". Die gefundene Lösung wird in einem konzeptionellen Entwurf weiter präzisiert, dabei wird der Fokus auf Funktions- und Koppelstellen gelegt. Anhand einer Risikoanalyse wird der Einsatz im finalen Produkt bewertet und die Verwendung weiterer, potentiell geeigneter Materialien diskutiert. Daraus folgt, dass dem ausgewählten Material eine gute Eignung für die Verwendung in einem Endlagendämpfer zugeschrieben werden kann.



Bock, Robert;
Konstruktion eines automatisierten Lastwechslers für Substitutionsgewichte in einem 1 kg-Massekomparator. - 107 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Das Kilogramm ist die einzige SI Basiseinheit, die über einen materiellen Prototyp definiert wird. Alle Massenormale und Gewichtssätze die für Vergleichsmessungen genutzt werden, sind über eine ununterbrochene Kalibrierkette an den internationalen Prototypen angeschlossen. Für Vergleichsmessungen der Prototypen und den Anschluss von Primärnormalen werden Prototypenmassekomparatoren genutzt. In dieser Arbeit wird ein Lastwechsler für die Substitutionswaagschale eines 1kg-Massekomparators entwickelt. Wenn im Massekomparator Lasten kleiner als 1 kg verglichen werden, müssen diese zu einem Kilogramm ergänzt werden, da in der Wägezelle ein fest eingebautes Ausgleichsgewicht vorhanden ist. Dafür werden Substitutionsgewichte auf eine Substitutionswaagschale gestellt. Aktuell werden die Substitutionsgewichte, manuell gewechselt. Zu diesem Zweck muss die Vakuumkammer geöffnet werden. Das erneute Aufbauen des Hochvakuums von 10^(-6) mbar nimmt ca. zwei Tage in Anspruch. Durch den Lastwechsler an der Substitutionswaagschale können vier Vergleichsmessungen, mit verschiedenen Massen (die kleiner als ein Kilogramm sind) ohne öffnen der Vakuumkammer durchgeführt werden. Damit lassen sich ca. sechs Tage Verlustzeit einsparen. Besondere Anforderungen an die Entwicklung sind zum einen die Tauglichkeit für den Einsatz im Hochvakuum und unter atmosphärischen Bedingungen und zum anderen der Ausschluss der Erzeugung von Magnetfeldern, thermischen Verlustleistungen oder statischen Aufladungen. Die entwickelte Einrichtung besitzt eine feste Staffelung von neun Gewichtsstücken, die die Ergänzung aller OIML R 111-1 Standard Gewichte zwischen 1 kg und 1 g ermöglicht. Im Rahmen dieser Arbeit werden technische Prinzipe zur Lösung der Aufgabe ermittelt und bewertet. Im Anschluss daran steht die Konstruktion des Lastwechslers mit den Berechnungen für die selbstzentrierenden Gewichtsstück, die Parallelfederführung und die Antriebs- und Getriebeeinheit im Mittelpunkt. Das Ergebnis ist der Technische Entwurf und ein dazugehöriges CAD-Modell für die Fertigung des Demonstrators, welcher im Rahmen weiterer Untersuchungen praktisch erprobt werden soll.



Regling, Sanja;
Investigation on the structural stiffness of ceramic elements. - 58 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Der Prozess der Herstellung von Computer Chips in elektronischen Geräten ist sehr komplex. Der entscheidende Abschnitt in diesem Prozess ist dabei die Fotolithographie. Ein Lithographiesystem enthält ein bestimmtes Bauteil, das wichtig für die Präzision der Belichtung des Wafers ist. Auf diesem Teil befinden sich keramische Elemente mit Abmessungen im Mikrometerbereich. Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, die Steifigkeit dieser keramischen Elemente experimentell zu untersuchen. Diese Steifigkeit ist ein Eingangsparameter für FEM Modelle, die zur Optimierung der Belichtung der Lithographiesysteme entwickelt werden. Die Herausforderung dieser Aufgabe liegt in der Messung von Verformungen im Nanometerbereich. Um eine geeignete Messmethode auswählen zu können, werden als erstes Grundlagen erarbeitet. Informationen über infrage kommende Messsysteme werden gesammelt und anschließend systematisch verglichen. In dieser Abschlussarbeit werden zwei verschiedene Methoden zur Untersuchung der Steifigkeit der keramischen Elemente angewendet: Die computerbasierte Auswertung von maschineninternen Messungen und die Messung von einzelnen Steifigkeiten in einem Messaufbau. Das Messprinzip des Messaufbaus wird erklärt und die Messergebnisse werden präsentiert. Die Verlässlichkeit der Ergebnisse wird untersucht und Empfehlungen für mögliche zukünftige Projekte zu diesem Thema werden gegeben.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856294527regli.txt
Heidler, Nils;
Untersuchungen zylindrischer Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - 1 Online-Ressource (XXIV, 180 Seiten). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - Band 25)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015

Eine hochgenaue, stabile Positionierung innerhalb einer Vakuumumgebung kann mit Hilfe von aerostatischen Führungselementen realisiert werden. Um das Abströmen des Speisegases in die Vakuumumgebung zu minimieren, wird im Stand der Technik ein mehrstufiges berührungsloses Dicht- und Absaugsystem verwendet. Die Evakuierung der ersten Absaugstufe hat eine Reduzierung des direkten Umgebungsdruckes der Gasführungselemente und somit eine Beeinflussung der Eigenschaften zur Folge. Die Arbeit präsentiert experimentelle und theoretische Ergebnisse zu Untersuchungen an aerostatischen, zylindrischen Führungselementen mit poröser Drosselschicht für Hochvakuumanwendungen. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss des Umgebungsdruckes, des Speisegasdruckes und der konzentrischen Spalthöhe auf die statischen und dynamischen Eigenschaften der Führungselemente zu ermitteln. Die Eignung der Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen soll nachgewiesen werden. Ausgehend von der theoretischen Beschreibung der Druckverteilung innerhalb des Lagerspaltes werden ein vereinfachtes und ein FEM-basiertes numerisches Strömungsmodell entworfen. Mit den Modellen können die statischen Eigenschaften (Tragkraft, statische Steifigkeit, Kippsteifigkeit, Gasverbrauch) eines Gasführungselementes ermittelt werden. Die dynamischen Eigenschaften beziehen sich auf die Dämpfungsparameter und die Stabilität der Elemente gegenüber selbsterregten Schwingungen. Das Dämpfungsverhalten der Gasführungselemente wird aus der Systemantwort auf eine sprungförmige Anregung abgeleitet. Für konstante absolute Speisegasdrücke steigen sowohl Tragkraft, statische Steifigkeit als auch Gasverbrauch durch den Übergang in eine Vakuumumgebung an. Die Anstiege können durch Berechnungen mit den vorgestellten Modellen gut wiedergegeben werden. Für alle durchgeführten Untersuchungen treten keine selbsterregten Schwingungen auf, was durch ein Stabilitätskriterium auf Basis von statischer und dynamischer Steifigkeit unterlegt wird. Die Dämpfungsuntersuchungen ergeben experimentell die Überlagerung einer niederfrequenten, sehr stark gedämpften Schwingung und einer hochfrequenten, schwach gedämpften Schwingung. Die Schwingungen sind für Auslenkungsamplituden von bis zu 2,5 [my]m nach ca. 70 ms abgeklungen. Die Ergebnisse der Arbeit belegen die Tauglichkeit von Gasführungselementen für den Hochvakuumeinsatz. Durch die Ableitung von Richtlinien wird die Auslegung von stabilen Führungselementen mit guten Trageigenschaften und geringem Gasverbrauch unterstützt.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=27178
Dannberg, Oliver;
Implementation of bessel beam illumination into the scanning Thin Sheet Laser Imaging Microscope (sTSLIM). - 80 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016

Lichtschicht-Mikroskopie ist eine Methode zur Untersuchung biologischer Proben ohne diese zu zerstören. Dabei beleuchtet ein fokussierter und in eine Richtung gescannter Laserstrahl eine transparente Probe. In der Probe befinden sich fluoreszierende Moleküle, welche durch die Beleuchtung angeregt werden. Senkrecht zur beleuchteten Ebene befindet sich eine Kamera, welche das emittierte Licht detektiert. Nachdem ein Bild aufgenommen wurde, wird die Probe um einen kleinen Betrag in Beobachtungsrichtung bewegt, sodass am Ende einer Messung für jede Ebene der Probe ein Bild vorliegt. An der University of Minnesota in Minneapolis wurde ein solches Mikroskop (sTSLIM) entwickelt und sukzessive verbessert. Es liefert eine gute Bildqualität für kleine und fast transparente Proben. Diese Arbeit beschreibt die Implementierung eines Bessel-Strahls in das Mikroskop als Ergänzung zum bisherigen Gauß-Strahl. Der Bessel-Strahl kann sich nach Streuung oder teilweiser Abschattung regenerieren und ermöglicht dadurch eine tiefere Eindringtiefe in großen Proben (bis zu 1.5 cm). Das Optik-Design ist in einer früheren Arbeit entwickelt worden und besteht aus einem Axicon, einer Blende und einer konvexen Linse. Es wurde ein technisches Prinzip entwickelt, welches dem Nutzer erlaubt ohne erneutes Justieren zwischen den Strahlen zu wechseln. Um die Funktion aller optischen Teile zu gewährleisten wurde eine Ergänzung der bestehenden Justieranleitung erarbeitet. Das ringförmige Muster um das Zentrum des Bessel-Strahls erfordert einen zusätzlichen Scan-Algorithmus: die "confocal line detection" (CLD). Um die Nichtlinearität des Galvo-Spiegels auszugleichen, wurde ein Referenzscan entwickelt und ebenfalls in die Software implementiert. Die Funktion aller umgesetzten Neuerungen wurde in Tests nachgewiesen. Die Bildqualität der CLD ist für kleinere Proben ähnlich zu der des gescannten Gauß-Strahls. Für besonders dichte und große Proben ist die Bildqualität des Bessel-Strahls im Vergleich besser. Die CLD wurde zusätzlich mit dem Gauß-Strahl betrieben was zu einer noch besseren Qualität führte.



Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René;
Synthesis and investigation of a compliant linkage mechanism for precision guides :
Synthese und Untersuchung eines nachgiebigen Koppelmechanismus für Präzisionsführungen. - In: Zweite IFToMM D-A-CH Konferenz 2016, 25. - 26. Februar 2016, Universität Innsbruck. - Innsbruck, (2016), insges. 8 S.

Hoyer, Marius;
Vorrichtung zum Entfernen des Restpulvers von metallischen Lasersinterbauteilen. - 127 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016

Die additive Fertigung und im Speziellen das Direkte-Metall-Laser-Sintern (DMLS) gibt dem Nutzer eine große Designfreiheit bei der Konstruktion von Bauteilen in der Schmuckbranche und in der medizinischen Implantattechnik. DMLS ermöglicht die Herstellung individuell angepasster Werkstücke innerhalb kürzester Zeit. Obwohl der eigentliche Prozess des Lasersinterns automatisch abläuft, sind zur Fertigstellung des Produkts jedoch manuelle Eingriffe des Bedieners notwendig. Vor allem das Auspacken und Säubern der Teile erfolgt bisher hauptsächlich manuell. Da die Teile beim DMLS Schicht für Schicht aus einem metallischen Pulverwerkstoff aufgebaut werden, sammelt sich ungenutztes Pulver in und auf den Bauteilen an. Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, ein neuartiges Modul zu entwickeln, welches das ungenutzte Pulver mit maximalem Automatisierungsgrad von den Bauteilen entfernt und für die Weiterverarbeitung bereitstellt. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde der Stand der Technik hinsichtlich geeigneter Reinigungsverfahren untersucht und eine Bewertung gefundener Verfahren durchgeführt. Weiterhin wurden Versuche geplant und Versuchsstände konzipiert. Die vier vielversprechendsten Reinigungsverfahren wurden experimentell auf ihre Wirksamkeit untersucht. Dies geschah durch die Analyse und den Vergleich des relativen Massenverlustes ausgewählter Proben. Zudem wurden die Resultate der jeweiligen Reinigungsverfahren unter dem Lichtmikroskop untersucht. Dabei wurde die Vibrationsreinigung mit Druckluft-Kugelvibratoren unter technisch wirtschaftlichen Gesichtspunkten als effektivste Reinigungsmethode bestimmt. Des Weiteren wurde das Restpulverentfernungsmodul mit Druckluft Kugelvibratoren konzipiert. Hierfür wurden mittels einer Gesamtfunktion, Verfahrens- und Funktionsstruktur und unter Zuhilfenahme einer Morphologischen Matrix, drei Technische Prinzipe entwickelt und bewertet. Das Ergebnis des Entwicklungsprozesses und der Abschluss der Bachelorarbeit ist das konkretisierte Technische Prinzip des Restpulverentfernungsmoduls, welches die geforderten Ansprüche bestmöglich erfüllt.



Hüfner, Konrad;
Aufbau, Inbetriebnahme und Charakterisierung eines formadaptiven, segmentierten Luftlagers für ein aktives Polierwerkzeug. - 60 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2015

Diese wissenschaftliche Arbeit dient der Erprobung und Charakterisierung einer Teilfunktion eines Werkzeugs zur Herstellung asphärischer Optikkomponenten. Ausgangspunkt sind zwei Koppelstellendemonstratoren, welche jeweils wesentlich aus einem Array von Luftlagerelementen bestehen. Charakterisierende Größen werden abgeleitet, geeignete Messmittel ausgewählt und in einen für diese Messaufgabe konzipierten Teststand integriert. Eine Trennung von Kraft- und Messkreis ermöglicht eine Reduzierung der Messunsicherheit. Im Rahmen der Erprobung wird die Tauglichkeit der Koppelstelle nachgewiesen und die Abhängigkeit der Tragkraft von Speisedruck und Luftspalthöhe ermittelt. Weiterhin wird festgestellt, dass sich Kunststoff-Folien als Lagergegenflächenmaterial eignen. Die ermittelte Summenkennlinie entspricht hierbei der Reihenschaltung aus Foliensteifigkeit und Lagersteifigkeit. Dies erlaubt eine gezielte Auslegung der Koppelstelle entsprechend technischer Anforderungen.



http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856457922huefn.txt
Bao, Bui Dinh; Latyev, Svjatoslav M.; Theska, René;
Automation of lenses centering at gluing in the frame :
Avtomatizacija centrirovki linz pri vklejke v opravy. - In: Scientific and technical journal of information technologies, mechanics and optics. - St. Petersburg : ITMO University, ISSN 2500-0373, Bd. 15 (2015), 6, S. 1030-1035

http://dx.doi.org/10.17586/2226-1494-2015-15-6-1030-1035
Schirmer, Christoph;
Maschine zur dynamischen Prüfung von Betonleichtbauteilen mit Komplexgeometrie. - 73 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2015

Im modernen Präzisionsmaschinenbau werden Gestelle aus hydraulisch gebundenem Beton als Alternative zu Natursteinkomponenten verwendet. Diese sind auf Grund einer hohen geforderten Abstützmasse zur Verbesserung der Schwingungseigenschaften grundsätzlich überdimensioniert. Im Gegensatz hierzu stehen bewegte Bauteile, die auf Grund der geforderten Dynamik maximal beansprucht werden. Nach heutigem Stand der Technik werden diese Komponenten in Leichtbauweise aus Metall, Keramik oder Faserverbundwerkstoffen hergestellt. Aufgrund der mit Aluminium oder Stahl vergleichbaren spezifischen Steifigkeit lassen sich auch Leichtbaukomponenten für dynamische Anwendungen aus Beton herstellen. Aus den im Bauwesen standardisierten Druckschwingversuchen mit in Längsrichtung verspannten Betonzylindern lassen sich keine verwertbaren Aussagen über die Betriebsfestigkeit entsprechender Bauteile ableiten. Die komplexen Beanspruchungen der filigranen Strukturen erfordern eine Bauteilprüfung unter realitätsnahen Lasten. Im Technischen Versuch gibt es eine Vielzahl an verwendbaren Prüfmaschinen. Die Anschaffungskosten flexibler Prüfmaschinen sind jedoch sehr hoch. Da sich der Zeitraum der geplanten Versuche über mehrere Jahre erstreckt und die Geometrie der Prüfkörper fest steht, soll eine Spezialprüfmaschine für die Bestimmung der Betriebsfestigkeit entwickelt werden. In der vorliegenden Arbeit wird eine Spezialprüfmaschine für die dynamische Prüfung von Betonleichtbauteilen mit Abmessungen unter 1 m konzipiert. Zur Bestimmung der Anforderungen an die Prüfmaschine wurden die mechanischen Eigenschaften des Prüfkörpers mit Hilfe der FE Methode simuliert. Die ermittelten Verformungen, Bruchgrenzen und Eigenfrequenzen dienen zur Auslegung der Antriebe sowie der Dimensionierung von Maschinenkomponenten. Es werden verschiedene Maschinen- und Antriebskonzepte entwickelt. Für ausgewählte Antriebsvarianten werden die notwendigen Komponenten zur oszillierenden Kraft- und Wegerzeugung ausgewählt und anhand von technischen und wirtschaftlichen Kriterien miteinander verglichen. Für das favorisierte Maschinenkonzept werden die Anforderungen an die Koppelstellen zum Prüfkörper definiert und die mechanischen Komponenten in dauerfester Dimensionierung entwickelt. Abschließend wurden alle nötigen Fertigungs- bzw. Bestellunterlagen zur Herstellung der Eigenfertigungsteile und Realisierung der Koppelstellen erstellt.



Scheibe, Hannes; Theska, René;
Lösungsansätze zur wirtschaftlichen Fertigung von Präzisionsasphären. - In: Jahrbuch Optik und Feinmechanik. - Görlitz : Optik-Verl., ISSN 0075-272X, Bd. 61 (2015), S. 83-98

Dieser Beitrag diente der Aufarbeitung des aktuellen Standes der Technik zur Politur rotationssymmetrischer Asphären. Dabei konnten der Durchpolierprozess als wesentlicher Kostentreiber identifiziert und mögliche Ansätze zur Weiterentwicklung / Optimierung bestehender Herstellverfahren abgeleitet werden. Startpunkt der Betrachtung bildete die Beschreibung des Bonnet Polishing, der aktuell meistverbreiteten Fertigungstechnologie zum Vorpolieren rotationssymmetrischer Asphären und Freiformoptiken. Wesentliche Nachteile dieses subaperturigen Polierverfahren wurden dargestellt. Darauf aufbauend erfolgte die Vorstellung und Beschreibung dreier Ansätze mit dem Ziel einer Prozesszeitverringerung durch: eine Prozessparameteroptimierung, eine Multiwerkzeuganordnung sowie ein großflächiges, aktivadaptives Polierwerkzeug. Eine anschließende Bewertung hinsichtlich Erfolgsaussichten, Realisierungsaufwand sowie Flexibilität bilden den Abschluss.



Smirnov, Nikolai V.; Latyev, Svjatoslav M.; Theska, René;
Enhanced adjustment methods for optical rotary encoders. - In: . - Bellingham, Wash. : SPIE, 2015, 952535, insges. 8 S.

Oliveira, Rafael S.; Lepikson, Herman A.; Fröhlich, Thomas; Theska, René; Duboc, Wagner A.
A new proposal for the dynamic test of torque transducers. - In: Full papers. - Prague : Czech Techn. Univ. in Prague, Fac. of Electrical Engineering, Department of Measurement, ISBN 978-80-01-05793-3, (2015), insges. 4 S.

Chilian, Gunhild;
Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte. - Jena : Vopelius, ISSN 2198-6746, Bd. 18 (2015), S. 53-133
- Literaturangaben

Weber, Christian; Theska, René; Sinzinger, Stefan;
Die Entwicklung der Fakultät von 1955 bis 2015. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte. - Jena : Vopelius, ISSN 2198-6746, Bd. 18 (2015), S. 11-34
- Literaturverzeichnis

Steinbach, Manfred; Theska, René
60 Jahre Maschinen- und Gerätebau : von der Fakultät für Feinmechanik Optik an der Hochschule für Elektrotechnik zur Fakultät für Maschinenbau an der Technischen Universität Ilmenau
1. Auflage. - Jena : Verlag Vopelius, 2015. - 526 Seiten. . - (Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte. - Band 18.2015)
Räder, Thomas;
Erarbeitung neuartiger präzisionstechnischer Lösungen für das Lastwechslersystem in einer Komparatorwaage. - 89 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In dieser Arbeit werden neuartige Technische Prinzipe zum Heben und Senken von Lasten im Lastwechslersystem einer Komparatorwaage ausgearbeitet, um dessen Leistungsfähigkeit zu steigern. Zunächst wird der vorhandene Hebemechanismus sowie seine Umgebung analysiert und anhand dessen Anforderungen definiert. Darauffolgend dient eine Aufspaltung des Systems in seine Teilfunktionen der Unterstützung zur Lösungsfindung. Drei Technische Prinzipe werden vorgestellt und bewertet. Es zeigte sich, dass ein Kurvengetriebe in Verbindung mit einer Doppelparallelfederführung für den Einsatz geeignet ist. Diese Aufbauvariante wurde konstruktiv umgesetzt und gewonnene Erkenntnisse in Form von Konstruktionsrichtlinien niedergeschrieben.



Oliveira, Rafael S.; Fröhlich, Thomas; Lepikson, Herman A.; Winter, Simon; Theska, René
Uncertainty of measurement for the inertial torque estimation in angular acceleration ramps of rotating shafts. - In: Proceedings of the 15th international conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : Euspen, ISBN 978-0-9566790-7-9, (2015), S. 165-166

Scheibe, Hannes; Roth, Eckhard; Giggel, Volkmar; Theska, René
Latest investigations on technologies for fast prepolishing of precision aspheres. - In: Proceedings of the 15th international conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : Euspen, ISBN 978-0-9566790-7-9, (2015), S. 27-28

Gräser, Philipp; Linß, Sebastian; Zentner, Lena; Theska, René
Ultra-precise linear motion generated by means of compliant mechanisms. - In: Proceedings of the 15th international conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology. - Bedford : Euspen, ISBN 978-0-9566790-7-9, (2015), S. 241-242

This article describes a measurement setup for experimental analysis of the path of motion of compliant linkage mechanisms. Especially mechanisms with an ultra-precise linear motion of one coupler point are considered. For a maximum in precision of measurement, interferometric length measure systems are used. In the evaluation of measurement the results of the experimental setup are compared to the results of the simulated path of motion. In this way the simulation model can be refined, thus giving a better description of the kinematic behavior.



Pabst, Markus;
Erarbeitung neuartiger präzisionstechnischer Lösungen für Lastaufnahmesysteme in einer Komparatorwaage. - 119 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Das Kilogramm ist die bis heute einzige Basis-SI-Einheit, die auf ein Artefakt zurückzuführen ist. Artefakte sind nicht langzeitstabil, daher ist es unerlässlich eine Neudefinition des Kilogramms zu erreichen. In der vorliegenden Arbeit werden die Schwächen von Lastaufnahmesystemen in Massekomparatoren aufgezeigt und Verbesserungsmöglichkeiten beschrieben. Um das Kilogramm besser darstellen zu können, muss die relative Standartabweichung beim Vergleich von Massenormalen, wie zum Beispiel einer 1kg-Siliziumkugel, verringert werden. Dazu bedarf es einer Funktionstrennung von Lastaufnahmesystem und Positionssicherung, um die Massenormalen nicht durch zu hohe Hertzsche Pressung zu beschädigen und gleichzeitig optimal zu positionieren. Es wurden verschiedene Technische Prinzipe ausgearbeitet und bewertet. Die Auswahl des Prinzips mit der besten Bewertung wurde mit einer Kombination der vorher aufgezeigten Verbesserungsmöglichkeiten ausgestattet. Die konstruktive Umsetzung wurde nach den Methoden der Feinwerktechnik erarbeitet und dabei auf eine hochvakuumgerechte, nicht ferromagnetische Konstruktion geachtet. Um Reibung und Abweichungen in der Präzision zu minimieren wurden verschiedene konstruktive Möglichkeiten von Doppelparallelfederführungen behandelt. Dabei wird eine monolithische Variante numerisch Untersucht, um die Funktion der Festkörpergelenke der Doppelparallelfederführung zu gewährleisten. Die Ergebnisse der Arbeit sind abgeleitete Konstruktionsrichtlinien für die Entwicklung Lastaufnahmesysteme und die Beschreibung eines Versuchsaufbaus. Anhand dessen können experimentelle Untersuchungen angestellt werden um detaillierte Erkenntnisse über die Verbesserung des Lastaufnahmesystems zu erhalten.



Hummel, Sebastian;
Entwicklung, Konstruktion und Funktionsnachweis eines sicherheitsrelevanten Bauteils im Lenksystem eines Rennfahrzeuges. - ca. 54 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

In der Global Rallycross (GRC) Rennserie wird der Volkswagen Beetle GRC eingesetzt, der in Zusammenarbeit mit der Volkswagen Motorsport GmbH weiterentwickelt wird. Diese Rennserie schreibt ein sicherheitsrelevantes Bauteil in der Lenksäule aller teilnehmenden Fahrzeuge vor. Da der Volkswagen Beetle serienmäßig über ein anderes Sicherheitskonzept im Lenksystem verfügt, ist eine entsprechende Entwicklung erforderlich. Dazu werden Bauteile, die auf dem freien Markt erhältlich sind, untersucht. Diese sind grundsätzlich für den Renneinsatz zulässig. Trotzdem soll ein optimiertes Bauteil entwickelt werden, das im Gegensatz zu den Zuliefererteilen eine geringere Streuung der Lage-, Maß- und Formtoleranzen aufweist. In dieser Bachelorarbeit wird ein Sicherheitselement entwickelt, dessen Anforderungen zum einen durch die Eigenschaften eines Zubehörteils und zum anderen durch die Forderungen des GRC-Reglements formuliert werden. Zur Untersuchung des Verformungsverhaltens mit einer Universalprüfmaschine wird die Versuchsanordnung mit allen Bestandteilen entwickelt. Anschließend folgt die Untersuchung der charakteristischen Kraft-Weg-Kennlinien des Zuliefererteils unter unterschiedlichen Belastungsrichtungen. Aus den Kennwerten der Verformungscharakteristik sowie baulichen Rahmenbedingungen leiten sich die Anforderungen für das zu entwickelnde optimierte Sicherheitselement ab. Nach der bewerteten Auswahl eines Lösungskonzeptes wird die optimierte Lenkradbefestigung konstruktiv umgesetzt. Der gefertigte Prototyp wird dann ebenfalls Verformungsversuchen unterzogen, um die Funktion zu überprüfen. Nach Auswerten der Ergebnisse kann eine Aussage über die Funktion getroffen werden. Abschließend zeigt ein Ausblick, wie das Sicherheitselement weiter verbessert werden kann. Die Durchführung aller Entwicklungsvorgänge erfolgt in Anlehnung an den Konstruktiven Entwicklungsprozess (KEP). Dabei werden alle Entwicklungsschritte bzw. -werkzeuge angewendet, die hier maßgebend sind.



Lich, Julian;
Entwicklung eines Autokollimationsfernrohrs zur simultanen Messung von Fluchtung und Richtung. - 60 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Zur Prüfung der Lage von Komponenten in der Optikmontage werden fokussierbare Autokollimationsfernrohre verwendet. Mit solchen ist es möglich, sowohl die Ausrichtung (Richtungsmessung), als auch die laterale Position (Fluchtungsmessung) von Messobjekten zu ermitteln. Die gleichzeitige Messung von Fluchtung und Richtung ist bei den bisher verwendeten Autokollimationsfernrohren nicht möglich, was gewisse Justierprozesse erschwert. Ziel der Bachelorarbeit war die Entwicklung eines Gerätes, das die simultane Messung von Fluchtung und Richtung einer spiegelnden Zielmarke erlaubt. Der Aufbau der Arbeit orientiert sich an den entwicklungsmethodischen Grundsätzen des Konstruktiven Entwickungsprozesses (KEP), entsprechend der "Ilmenauer Schule". Der Einführung und der Präzisierung der Aufgabenstellung folgt die Funktions- und Prinzipsynthese, die den Hauptteil der Arbeit darstellt. In dieser werden Lösungen für optische und mechanische Teilfunktionen erstellt, kombiniert und bewertet. Das Ergebnis der Bewertung ist ein optisches Gesamtprinzip, dessen Funktionsfähigkeit mit Versuchsaufbauten nachgewiesen wird. Es folgen abbildungsoptische Berechnungsgrundlagen und Fehlerrechnungsgleichungen für das gewählte optische Prinzip, sowie eine Diskussion und Klassifizierung möglicher Fehlerursachen. Zusammenfassung und Ausblick schließen die Arbeit ab. Mit der Bachelorarbeit werden notwendige Voraussetzungen für die Festlegung der optischen Parameter und die mechanische Konstruktion des Messgerätes geschaffen.



Linß, Sebastian; Opfermann, Ronald; Gräser, Philipp; Theska, René; Zentner, Lena;
Compliant linkage mechanisms with optimized flexure hinges for precision applications :
Nachgiebige Koppelmechanismen mit optimierten Festkörpergelenken für Präzisionsanwendungen. - In: IFToMM D-A-CH Conference 2015 : Dortmund 11. März 2015 : Tagungsband.. - Duisburg-Essen : DuEPublico, Universität Duisburg-Essen, (2015), insges. 7 S.

Festkörpergelenke werden aufgrund ihrer Vorteile als stoffgekoppelte Drehgelenke in nachgiebigen Koppelmechanismen eingesetzt. Für Präzisionsanwendungen kommen überwiegend prismatische Festkörpergelenke mit elementaren geometrischen Aussparungen zum Einsatz. Eine wesentliche Phase bei der Synthese eines nachgiebigen Koppelmechanismus ist die in diesem Beitrag untersuchte geometrische Gestaltung und Optimierung der prismatischen Festkörpergelenke hinsichtlich geforderter Mechanismuseigenschaften. Hierzu zählt neben dem Bewegungsbereich v. a. die Bahngenauigkeit im Vergleich mit dem zugrunde liegenden Starrkörpermechanismus. In diesem Zusammenhang wird die FEM-basierte Konturoptimierung im nachgiebigen Mechanismus auf der Basis von Polynomkonturen untersucht. Beispielhaft werden zwei Mechanismen zur Realisierung einer Punktgeradführung betrachtet. Die Ergebnisse der mehrkriteriellen Optimierung werden am Beispiel einer nachgiebigen Schubkurbel messtechnisch überprüft. Abschließend wird ein Ansatz für die Mechanismussynthese abgeleitet.



http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn:nbn:de:hbz:464-20150327-082721-8
Lemanzyk, Thomas; Anding, Katharina; Linß, Gerhard; Rodriguez Hernández, Jorge; Theska, René;
Food safety by using machine learning for automatic classification of seeds of the South-American Incanut plant. - In: 2014 Joint IMEKO TC1-TC7-TC13 Symposium: Measurement Science Behind Safety and Security : 3 - 5 September 2014, Madeira, Portugal.. - Bristol : IOP Publ., (2015), S. 012036, insges. 5 S.

http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/588/1/012036
Piepereit, Harald;
Entwicklung einer menügesteuerten Auswerteplattform für Ebenheitsmessungen. - 37 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015

Eine Geräteanordnung zur Bestimmung der Ebenheit eines Prüfobjektes aus Beton wird halbautomatisch vom PC Programm Matlab aus gesteuert. In der Bachelorarbeit wird hierfür eine menügesteuerte Auswerteplattform entwickelt, welche unabhängig von Lizenzen funktioniert. Diese ermöglicht die Gerätesteuerung, die statistische Auswertung der Messwerte sowie die Datenverwaltung. Die Geräte werden um eine Klimastation und eine Richtwaage erweitert, die ebenfalls gesteuert und ausgewertet werden. Zudem wurde der Automatisierungsgrad deutlich erhöht und Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit gegen Fehlbedienung eingeführt. Die Arbeit gliedert sich in sechs Kapitel. Im ersten Kapitel werden die genauen Anforderungen an die menügesteuerte Auswerteplattform und der Versuchsaufbau sowie die statistische Auswertung der Messdaten beschrieben. Im zweiten Kapitel wird das Konzept für die Programmstruktur und die Wahl der Programmiersprache erläutert. Im dritten Kapitel erfolgt die Beschreibung der Kommunikation zwischen der menügesteuerten Auswerteplattform und den Geräten. In Kapitel vier erfolgt die Darstellung der Dateistruktur und Verwaltung. Im fünften Kapitel wird ein Fazit gezogen um im letzten Kapitel ein Ausblick auf zukünftige Möglichkeiten geboten.



Pino Samalvides, Eduardo Anibal;
Design of a counter torque device used in a torque standard machine. - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Durch die steigenden Anforderungen an die Unsicherheit in der Drehmomentmessung in Wissenschaft, Forschung und Technik und insbesondere in der Feinmechanik, entstand die Notwendigkeit, eine neue Drehmoment-Normalmesseinrichtung zur präzisen Drehmomentmessung zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und Umsetzung eines Gegendrehmomentgeräts, das in einer neuen Drehmoment-Normalmesseinrichtung auf Basis bewegter Massen verwendet wird, welche aktuell im Fachgebiet Feinwerktechnik der TU Ilmenau entwickelt wird. Diese Drehmoment-Normalmesseinrichtung hat einen Messbereich von 1 mNm bis 1 Nm und soll eine kleinere relative Unsicherheit Ur ≤ 1x10-5 (k = 2) erreichen. Zu Beginn des in der Arbeit gezeigten Entwicklungsprozesses des Gegendrehmomentgerätes, werden die Grundlagen und der Stand der Technik gezeigt. Nach spezifischen Anforderungen in einer Anforderungsliste, werden verschiedene mögliche Lösungen auf Basis von physikalischen und technischen Grundlagen entwickelt und bewertet. Aus dieser Bewertung wird die optimale Lösung ausgewählt, umgesetzt und überprüft.



Gon¸calves, Luis Antonio; Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Theska, René; Lepikson, Herman Augusto
Characterization of the elasto-kinematic behavior of generalized cross-spring bearings. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 20 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-135:7
Marangoni, Rafael R.; Baron, Raphael
Pipeline inspection robot. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 6 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-171:7
Keßler, Tobias;
Konzeption einer Lasermikrobearbeitungsanlage mit Ultrakurzpulslaser. - 99 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014

Durch den zunehmenden Einsatz von Ultrakurzpuls-Lasern in der Lasermikrostrukturierung, besonders im Hochpräzisionsbereich, ist eine steigende Nachfrage an industrietauglichen Anlagen zu verzeichnen. Aufgrund dessen befasst sich die vorliegende Arbeit mit der Konzeption einer Lasermikrobearbeitungsmaschine mit Ultrakurzpuls-Laser. Als Grundlage dafür dient die an der Technischen Universität Ilmenau entwickelte Konstruktionsmethodik. Die Schwerpunkte liegen dabei insbesondere auf der Erarbeitung eines Maschinengestells zur Fertigung aus Hartgestein, einer geeigneten Anordnung der Achs-Kinematiken, einer sinnvollen Platzierung der Prozessoptiken und die Integration der Ultrakurzpuls-Strahlquelle sowie des Schaltschranks in der Maschinenstruktur. Im Rahmen der Arbeit werden dafür notwendige Anforderungen aus Lastenheften evaluiert, eine Funktionssynthese angestellt, Laserbearbeitungsmaschinen erläutert und ein Einblick in die Ultrakurzpuls-Technologie sowie der Prozessoptiken verschafft. Zusätzlich werden durch Vorauswahlkriterien die Auswahlmöglichkeiten für Relativbewegungen eingegrenzt, die zu einer Spezifizierung der Gestell-Bauarten führen. Mittels einer Bauraumanalyse des Positioniersystems und einer Festlegung der Strahleinkopplung in die Prozessoptiken werden weitere Randbedingungen vorgegeben. Das erarbeitete und ausgewählte Maschinenkonzept dient mit der Bewertung, Diskussion und in Form eines 3D-Modells als Vorentwurf für anschließende Entwicklungsarbeiten.



Hahm, Christoph; Theska, René; Flohr, Alexander; Osburg, Andrea; Hartmann, O.
Concrete - future material for high precision machines. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 7 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-127:5
John, Kerstin; Theska, René; Manske, Eberhard; Büchner, Hans-Joachim
The influence of polarisation changes introduced by deflecting elements to interferometric measurements. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 13 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-085:8
Scheibe, Hannes; Theska, René
Approaches to cost-effective manufacturing of precision aspheres. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 9 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-080:9
Wohlfahrt, Fabian; Theska, René
The influence of the contact force in dilatometry : force-controlled measuring cells in dilatometry. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 8 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-007:3
Smirnov, Nikolai V.; Latyev, Svjatoslav M.; Theska, René
Adjustment and evaluation of incremental optical rotary encoders. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 7 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-030:1
Oliveira, Rafael S.; Lepikson, Herman Augusto; Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Machado, Raphael R.; Winter, Simon; Theska, René; Fröhlich, Thomas
New proposals for the dynamic tests of torque transducers. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-082:5
Schleichert, Jan; Carlstedt, Matthias; Marangoni, Rafael R.; Rahneberg, Ilko; Fröhlich, Thomas
Dynamic characterization of a multi-component force transducer using a Lorentz force load changer. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 11 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-181:4
Vasquez, Jesus;
Drehmomentenerzeugungseinrichtung auf Basis bewegter Massen. - 77 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014

Heute besteht eine zunehmende Nachfrage nach Kleinstdrehmomenten in verschiedenen Bereichen wie zum Beispiel: bei kleinsten Schrauben, Mikrogetrieben, Mikrowerkzeugen, Zahnimplantaten, Implantatschrauben aus Knochenmaterial. Dieser Bereich der Feinwerktechnik beschäftigt sich mit sehr kleinen und präzisen Produkten. Auch bei Kleinstdrehmomenten ist es wichtig zu wissen, mit welchem Drehmoment eine Verschraubung festgezogen wurde [1]. Die bestehende Drehmoment-Normalmesseinrichtungen der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) nutzen ein Hebelarm-Masse-System auf Basis des Dead Weight Principle und erzeugen Drehmomente von 1 mNm bis 1Nm mit einer relativen Messunsicherheit von Ur ≤ 1x10-4 (k = 2) [2]. Und Ziel dieser Arbeit ist es, einen Versuchsaufbau zu konzipieren, der zur Realisierung der Drehmomenten auf Basis bewegter Massen nach dem Jockey-Weight-Principle und mit einer kleineren relativen Messunsicherheit Ur ≤ 1x10-5 (k = 2) begrenzt wird, um kleine Drehmomentaufnehmer zu kalibrieren. Die Grundlagen und der Stand der Technik werden zu Beginn dieser Arbeit gezeigt. Nachdem die spezifischen Anforderungen in einer Anforderungsliste erstellt worden sind, werden die Prinzipe dargestellt und bewertet. Schlagwörter: kleines Drehmoment, relative Messunsicherheit, Drehmoment-Normalmesseinrichtungen



Fiedler, Bernd; Gerlach, Erik; Husung, Isabel; Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus; Füßl, Roland; Manske, Eberhard; Hausotte, Tino; Theska, René
Positioning with nanometre precision requires a high tech Nanopositioning and Nanomeasuring Machine and an optimal machine setup. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 8 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-029:6
Hofmann, Norbert; Mastylo, Rostyslav; Manske, Eberhard; Theska, René
A compact tactile surface profiler for multi-sensor applications in nano measuring machines. - In: Shaping the future by engineering : 58th IWK, Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 8 - 12 September 2014 ; proceedings.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2014), insges. 10 S.

http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2014iwk-177:3
Dinh Bao, Bui; Latyev, Svjatoslav M.; Theska, René
Speaking about methods of lens centering. - In: Shaping the future by engineering. - Ilmenau, (2014), insges. 8 S.

Oliveira, Rafael S.; Winter, Simon; Lepikson, Herman A.; Fröhlich, Thomas; Theska, René
A new approach to test torque transducers under dynamic reference regimes. - In: Measurement : journal of the International Measurement Confederation (IMEKO).. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 58 (2014), S. 354-362

A system is proposed to test torque transducers under reference dynamic regimes, where the reference torque is provided by the application of angular acceleration to a coupled mass moment of inertia. The dynamic regimes include different angular velocity intervals, angular velocity steps and high torque rates. A basic general assembly is proposed and theoretical and practical analyses are performed to determine the primary parameters and depict components. The results show that the angular velocity and torque curves are repeatable and also that the simultaneous responses of torque and acceleration are linear. The mass moments of inertia involved in the measurement process are evaluated. The results provide a positive direction for future tests with transducers and the objective to fill the gap in the metrological traceability chain for torque measurement with dynamic tests and sensor verification.



http://dx.doi.org/10.1016/j.measurement.2014.09.020
Hahm, Christoph; Theska, René; John, Kerstin; Flohr, Alexander; Osburg, Andrea
Concrete based parts for high precision applications. - In: . - Bedford : Euspen, (2013), S. 171-174

Jünger, Florian;
Universell einsetzbares Lageausgleichssystem für Greifer. - 107 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Bei der Robert Bosch Fahrzeugelektrik GmbH in Eisenach werden elektronische Bauelemente für die weitere Verarbeitung in einem Montageautomat auf einem Pappträgerstreifen zugeführt. Die Relativlage der Bauelemente weist eine so große Lagetoleranz auf, dass diese nicht an einer festen Position mit einem Greifer aufgenommen werden können. Aus diesem Grund wurde ein Modul eingesetzt, welches die Positionstoleranz des Bauteils zum Greifer ausgleicht. Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung dieses Lageausgleichsmodules. Der Lageausgleich erfolgt translatorisch in der Ebene sowie rotatorisch um eine dazu senkrecht stehende Drehachse. Der Greifer soll sich dabei selbstständig entsprechend der Bauteillage ausrichten. Weitere wesentliche Forderungen bestehen darin, das Bauteil möglichst wenig durch Kräfte und Momente zu belasten, eine verschleißfreie Bewegung zu ermöglichen, sowie eine Zentrierung des Greifers in einer Endlage zu garantieren. Nach der Einarbeitung in die Thematik wurde wie folgt verfahren: 1. Analyse des vorhandenen Ausgleichsmodules und des Stands der Technik; 2. Aufzeigen von nötigen Optimierungen; 3. Abarbeitung aller Syntheseschritte zur Entwicklung eines neuen / weiterentwickelten Ausgleichsmodules. Anforderungsliste, Funktionsstruktur, Prinziperarbeitung und Prinzipbewertung nach Funktion und Wirtschaftlichkeit) Im Ergebnis erwiesen sich zwei Prinzipe als besonders geeignet. Diese basieren auf der Verwendung von Luftlagerelementen bzw. Federelementen. Diese beiden Prinzipe wurden konstruktiv umgesetzt, gefertigt und erprobt. Im Ergebnis der Erprobung stellte sich das Prinzip mit dem Luftlagerelement auf Grund geringerer Komplexität und höherer Funktionssicherheit als geeigneter dar. Den Abschluss dieser Arbeit bildet ein Ausblick auf die weitere technologische Verbesserung des Lageausgleichsmoduls.



Selva Ginani, Luciano;
Optical scanning sensor system with submicron resolution. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVIII, 142 S., 10,00 MB). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - 24) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
- Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Laser-Scanning Mikroskopie ist eine im Bereich der Oberflächenmessung wichtige und vielversprechende Technologie für schnelle, genaue und wiederholbare Messungen. Es ist im Grunde eine Technik zur Erhöhung von Kontrast und Auflösung in optischen Abbildungssystemen. Ein Prüfling wird punktweise abgetastet und ein dreidimensionales Bild seiner Oberfläche mit Hilfe eines Rechners erfasst und rekonstruiert. In dieser Arbeit werden Autofokus- und optische Abtastverfahren in der Entwicklung und Konstruktion eines alternativen, vereinfachten Scanning Mikroskops für Oberflächenmessungen im Millimeterbereich mit Sub-Mikrometer Auflösung zusammengebracht. Das entwickelte System verwendet einen auf dem Foucault'sches Schneidenverfahren basierenden Autofokussensor um die Fokuslage zu bestimmen und einen Piezo-Linearantrieb für die Verschiebung des Objektivs entlang der optischen Achse und das Abtasten des Prüflings in der axialen Richtung. Die laterale Abtastung des Prüflings wird durch den Einsatz eines Piezo-Spiegels realisiert, der um zwei Achsen schwenkbar ist. Das entwickelte Mikroskop hat eine reduzierte Anzahl von optischen Komponenten und bietet einen einfachen und vielseitigen Versuchsaufbau zur Messung und Analyse von Fehlern, die durch die bewusste Verwendung von unkompensierten Optiken auftreten. Die damit verbundenen Abbildungsfehler erzeugen Asymmetrien in den Autofokussensoren und beeinträchtigen die Gesamtleistung. Die herkömmliche Lösung dieser Problematik ist das System durch Addition zusätzlicher Komponenten zu verbessern, sodass es wie ein paraxiales System wirkt. Diese Verbesserung bringt aber die Nachteile von Baugröße, Gewicht und Kosten mit sich. Durch das Brechen des Paradigmas der Verbesserung der Optik bis zu einem paraxialen System und die Betrachtung der Optik als Teil eines komplexen Systems ist es möglich, simplere Optik zu verwenden, und die resultierenden Fehler rechnerisch zu korrigieren. Diese Fehler sind systematisch und können - solange sie modelliert und gemessen werden können - vorhergesagt und korrigiert werden. Damit wird das Design des optischen Systems flexibler und die Aufgabe der Fehlerbehandlung zwischen Optimierung der Optik und rechnerischer Korrektur aufgeteilt. Baugröße, Gewicht und Kosten können dann reduziert werden und die Systemdynamik erhöht sich, ohne Einschränkung der Präzision. Das Ziel ist nicht jeden Abbildungsfehler individuell zu untersuchen, sondern deren Zusammenwirken auf die Messungen zu beobachten und zu modellieren. Verschiedene Strategien für die Behandlung dieser Messfehler werden in dieser Arbeit vorgeschlagen, diskutiert und experimentell validiert.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=22505
Kuhles, Michael;
Entwicklung eines Messkopfes zur simultanen Prüfung von Bohrungsdurchmesser und Bohrungslage. - 122 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Eine häufige Aufgabe im Rahmen der Prozessüberwachung von Serienteilen in der Automobilindustrie ist die Prüfung von Bohrungsmerkmalen wie Bohrungsdurchmesser und Bohrungslage. Für diesen Zweck setzt man meist Mehrstellenmessvorrichtungen ein. Ein einmal festgelegtes Prüfkonzept kann hierbei aber nur mit großem Aufwand an geänderte Messaufgaben angepasst werden. Dieses Problem zu minimieren ist Ziel dieser Bachelorarbeit. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Messkopfs zur simultanen Überprüfung von Abweichungen des Ist- vom Soll-Durchmesser und der Ist- von der Soll-Lage bei Zylinderbohrungen mittels taktiler Messung. Für eine universelle Verwendung ist der Einsatz des Messkopfs für die Prüfung von Zylinderbohrungen für einen Durchmesserbereich von 6 bis 90 mm vorzusehen. Weiterhin soll eine Kontrolle der Bohrung auf Rundheitsabweichungen optional möglich sein.



Müller, Michael;
Konstruktion einer Vorrichtung zur automatisierten Bewegung der Draht-Kathode einer Plasma-Beschichtungsanlage entlang zweier Achsen im Vakuum. - 80 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Konzeptermittlung und Konstruktion einer Vorrichtung für den Einsatz in einer Vakuumbeschichtungsanlage. Während des Beschichtungsprozesses soll die Vorrichtung zur automatisierten Bewegung einer Draht-Kathode dienen. Die Bewegung erfolgt dabei entlang zweier voneinander unabhängiger Achsen. Des Weiteren ist die Längenänderung der Kathode zu kompensieren und gleichzeitig eine mechanische Spannung aufrechtzuerhalten. Zur Erstellung einer Anforderungsliste wird zunächst der Beschichtungsprozess genauer untersucht. Über methodisches Vorgehen wird als Ergebnis der synthetischen Phasen ein geeignetes Technisches Prinzip entwickelt. Auf deren Grundlage folgen die Konstruktion sowie die Erstellung der Fertigungsunterlagen. Darüber hinaus werden einige Möglichkeiten zur Positionierung der Kathode in Bezug auf die zu beschichtenden Vakuumkammern erläutert und ein geeignetes Messprinzip ausgewählt.



Brill, Florian;
Bildverarbeitende Algorithmen zur Bestimmung der Fokuslage einer digitalen Mittelformatkamera. - 74 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

In der folgenden Arbeit wird auf die Grundfunktion eines Phasenautofokus-Moduls einer digitalen Mittelformatkamera eingegangen. Dabei werden die essentiellen Elemente der algorithmischen Auswertung beschrieben. Die Betrachtung des Modells einer idealen Kante liefert Aufschluss über die Messfehler, die aus der algorithmischen Auswertung resultieren. In diesem Zusammenhang wird auf die signaltheoretischen Hintergründe der Abtastung und der Rekonstruktion von Bildsignalen eingegangen. Anhand synthetischer Flächenbilder, die auf der Basis des optischen Modells des Moduls berechnet wurden, werden weitere Modifikationen am Algorithmus vorgenommen, um die Messgenauigkeit zu steigern. Die daraus resultierenden Erkenntnisse werden durch die Verarbeitung realer Bilder, die mithilfe eines Prototyps des Moduls aufgenommen werden, verifiziert. Ein Direktvergleich des ursprünglichen und des optimierten Algorithmus für reale und synthetische Bilder soll die Gültigkeit des Modells sicherstellen sowie die Fähigkeit der Optimierung verdeutlichen. Ferner werden die Erkenntnisse auf eine Auswertung von Zeilenbildern übertragen. Ein Ausblick liefert Ansätze zur Erweiterung des Gültigkeitsbereiches, indem die Kompensation von Abbildungsfehlern und Designvorgaben an das optische System diskutiert werden.



Poenitsch, Patrick;
Entwicklung einer Messvorrichtung zur Charakterisierung mechanischer Fixierungen von Glasmaßstäben. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Die Längenmessgeräte der Firma Heidenhain sind in ihrem Betrieb diversen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Zu ihrer Befestigung auf den jeweiligen Montageoberflächen dienen spezielle Verbindungselemente. Aufgrund ihrer intrinsischen Eigenschaften können diese dazu führen, dass die Reaktion der Maßstabbefestigungen auf veränderte Umweltbedingungen mit Hysterese oder Drift behaftet ist. Um dieses Verhalten einschätzen zu können, wird eine Messvorrichtung entwickelt und in Betrieb genommen mit welcher Kraft-Weg-Messungen an den Montageelementen bei unterschiedlichen Temperatureinflüssen durchgeführt werden können. Auf diese Weise soll die Steifigkeit der Klebeverbindung zwischen Maßstab und Montageelementen gegenüber äußeren Belastungen ermittelt werden. Dazu werden in der vorliegenden Bachelorarbeit zunächst die allgemeinen Anforderungen an die Messvorrichtung zusammen getragen. Darauf aufbauend wird die Eignung des aktuellen Standes der Technik für das gewünschte Messvorhaben beurteilt und diskutiert. Anschließend werden die grundlegenden Komponenten für eine Vorrichtung zur Steifigkeitsmessung identifiziert und die Funktionsprinzipien verschiedener Aktoren und Sensoren erläutert. Zur Ermittlung einer adäquaten Umsetzung werden drei verschiedene Technische Prinzipien qualitativ miteinander verglichen und die gewählte Lösung in Form einer detaillierten Konstruktion umgesetzt. Ein vollständiger Satz der Fertigungszeichnungen ist im Anhang enthalten. Abschließend enthält die Arbeit die Ergebnisse erster Messungen, welche zur Verifikation der Eignung der Messvorrichtung dienen.



Urban, Nikolaus;
Verlustfreie Momentübertragung zwischen Drehmoment- und Gegendrehmomenteinrichtung für die Untersuchung von Prüflingen. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Diese Arbeit befasst sich mit einem Beitrag zur Entwicklung einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung mit einem Messbereich von 1 mNm bis 1 Nm am Fachgebiet Feinwerktechnik der Technischen Universität Ilmenau. Im Rahmen eines Forschungsprojektes, welches die Minimierung der relativen Unsicherheit von aktuell Ur ≤ 10-4 auf Ur ≤ 10-5 (k=2) zum Ziel hat, sollen die Kupplungen zwischen Drehmoment- und Gegendrehmomenteinrichtung sowie dem zu kalibrierenden Drehmomentaufnehmer entworfen werden. Zunächst sollen Grundlagen über die physikalische Größe Drehmoment und der Aufbau einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung den Einstieg in die Thematik erleichtern. Anschließend werden unter Berücksichtigung von Vorschriften, Normen und Fachgebietsvorgaben Lösungsmöglichkeiten aufgezeigt und anhand dieser Kritikpunkte bewertet. Die zweckmäßigste Lösung wird konstruktiv ausgearbeitet und in einem 3D-CAD-Modell umgesetzt.



Erbe, Torsten;
Beitrag zur systematischen Aktor- und Aktorprinzipauswahl im Entwicklungsprozess. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: 246 S., 7,90 MB). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - 23) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
- Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit stellt zwei Ansätze zum Vergleich von Aktorprinzipen auf Basis bekannter Aktoren vor. Dem Entwickler bietet ein solcher Vergleich die Möglichkeit, schon früh im Entwicklungsprozess im Hinblick auf die gegebenen Anforderungen geeignete Aktorprinzipe zu wählen. Die Schritte der Aktorauswahl werden hierzu in den Entwicklungsprozess eingeordnet. Dem Entwickler soll die Möglichkeit gegeben werden, geeignete Aktorprinzipe anhand von Möglichkeitsbereichen zu identifizieren bzw. in einem zweiten Schritt, wenn keines möglich erscheint - naheliegende Aktorprinzipe zu betrachten und die Zielkonflikte zwischen den Anforderungen in frühen Phasen des Entwicklungsprozesses zu erkennen. Die hierfür vorgestellten Ansätze und Modelle sind am Beispiel der Aktoren ausgeführt, die Übertragbarkeit auf andere Anwendungsgebiete und Bauelemente wird diskutiert



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21895
Schmolinsky, Marcus;
Umsetzung des Prinzips "Funktionswerkstoff an Funktionsstelle" für Laufflächen von planaren Wälzführungen. - 118 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In vielen technischen Bereichen wie der Präzisionsmesstechnik und der Halbleitertechnologie sind hochgenaue Führungen erforderlich. Aerostatische Präzisionsführungen kommen aufgrund vieler Vorteile häufig zum Einsatz. Eine Verwendung dieser Führungen führt jedoch unter Vakuumbedingungen zu großen technischen Problemen. Das Betriebsmedium der Luftlagerelemente muss aufwendig abgeführt werden. Planare Wälzführungen sind eine geeignete Alternative, da sie ohne Hilfsmedien auskommen. Eine planare Wälzführung wird üblicherweise in einer monolithischen Läuferstruktur realisiert. Die mechanischen Eigenschaften können in dieser Bauweise die hohen Anforderungen jedoch nur bedingt erfüllen. Insbesondere die Lauffläche ist hierbei ein Bauteil, das durch die Belastung der Kugelkontakte hohe strukturmechanische Festigkeiten aufweisen muss. Mit einem monolithischen Läufer aus Stahl sind die Grenzen des Werkstoffs schnell erreicht. Deshalb ist die Entwicklung einer Bauweise in Verbundstruktur notwendig und die Zielstellung dieser Arbeit. Hierzu werden anhand theoretischer Betrachtungen Werkstoffe mit besonders geeigneten Eigenschaften ausgewählt. Die Entwicklung der Koppelstelle zwischen den verwendeten Bauteilen stellt eine besondere Herausforderung dar. In dieser Arbeit erfolgt eine systematische Auswahl von Konzepten für die Realisierung einer Koppelstelle, die die mechanischen Eigenschaften der Funktionswerkstoffe nicht beeinträchtigt. Dies geschieht durch FESimulationsmodelle und messtechnische Untersuchungen. Anhand der Ergebnisse erfolgt die Auswahl eines favorisierten Konzepts. Zur experimentellen Untersuchung der Eigenschaften einer gesamten planaren Wälzführung in Verbundstruktur erfolgt abschließend eine Konzeptionierung. Mit dem entwickelten Konzept ist eine Erfassung der Führungseigenschaften und des Käfigwanderns zum Vergleich verschiedener Laufflächenwerkstoffe möglich.



Wolf, Judith;
Berechnung des Einflusses der Läufergestalt auf die Eigenschaften einer planaren Wälzführung. - 144 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

In vielen technischen Bereichen wie der Präzisionsmesstechnik und der Halbleitertechnologie sind hochgenaue Führungen notwendig. Aufgrund ihrer Vorteile finden hier vorwiegend aerostatische Präzisionsführungen Anwendung. Der Einsatz dieser Führungen wirft jedoch unter Vakuumbedingungen größere technische Probleme auf, die sich durch die Notwendigkeit der Abführung des Betriebsgases ergeben. Planare Wälzführungen eignen sich im Gegensatz zu aerostatischen Führungen für diesen Einsatzbereich besonders gut, da sie ohne Hilfsmedien auskommen. In dieser Arbeit werden Läuferkonzepte entwickelt und die Beeinflussung der Führungseigenschaften untersucht. Diese Problematik wird mit Hilfe der FE-Methode abstrahiert und simuliert. In einem speziell für diesen Anwendungsfall entwickelten Modell sind alle geometrischen Parameter und deren Gestaltabweichungen berücksichtigt. Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene Parameter wie Bewegungsbereich, Kugelanzahl sowie Werkstoffe und alle in Bezug stehenden geometrischen Eigenschaften variiert. Es werden Läuferkonzepte basierend auf der berechneten Steifigkeit der Führung, dem Verhältnis Steifigkeit / Läufermasse und den ertragbaren mechanischen Spannungen erstellt und bewertet. Als Ergebnis dieser Arbeit werden Optimierungsproblematiken definiert und Läuferabmessungen optimierter Geometrie für spezielle Anwendungen empfohlen.



Layher, Michel;
Evaluation and optimization of the Scanning Thin Sheet Laser Imaging Microscope's (sTSLIM) alignment. - 132 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Zur zerstörungsfreien Untersuchung biologischer Präparate hat sich besonders in den letzten Jahren die Lichtschicht-Fluoreszenz Mikroskopie kontinuierlich weiterentwickelt. Im Zuge dessen wurden verschiedene Beleuchtungs- und Modulationsverfahren kreiert um wichtige Eigenschaften der Bildqualität, wie z.B. Auflösung und Kontrast, zu verbessern. Auf Grundlage der Verfügbarkeit solcher Techniken hat auch das Scanning Thin Sheet Laser Imaging Microscope (sTSLIM) eine kontinuierliche Verbesserung erfahren. Um Funktionen wie structured illumination und HiLo zu realisieren, wurde das Mikroskop um eine Vielzahl zusätzlicher Komponenten erweitert. Diese Veränderungen brachten jedoch auch eine erhöhte Empfindlichkeit des Gesamtsystems, sowie einen komplexeren Justierprozess mit sich, weshalb dieser Entwicklungsstand eine Überarbeitung der Justiermethoden und Justierstrategien erfahren musste. Der Schwerpunkt dieser Arbeit befasst sich mit der Optimierung des sTSLIM hinsichtlich einer einfacheren und verlässlichen Justieranleitung. Ausgehend vom vorangegangenen Versuchsaufbau wurde das gesamte System hinsichtlich der Empfindlichkeit seiner Einzelkomponenten analysiert und charakterisiert, sowie die vorhandene Justieranleitung kritisch untersucht. Basierend auf den erhaltenen Ergebnissen werden die Entwicklung und die Umsetzung von verschiedenen Lösungsansätzen beschrieben. Im Fokus liegen dabei vor allem ein vorteilhafteres Layout, ein weniger fehleranfälliger Aufbau und eine detaillierte Erstellung der Justieranleitung und des Justierplans. Eine erste Neuerung findet sich in der 'L'-förmigen Anordnung des Mikroskopaufbaus. Dadurch ist eine Teilung in zwei Systemarme möglich, welche nun unabhängig voneinander justiert werden können. Als Hauptergebnis wurde eine sorgfältig entwickelte Justieranleitung einschließlich eines dazugehörigen Justierplans erarbeitet. Die verwendeten Justiermittel werden durch Rechentechnik unterstützt und ermöglichen dadurch eine signifikante Verbesserung hinsichtlich Genauigkeit und Wiederholbarkeit. Zudem konnte der gesamte Justageablauf so vereinfacht werden, dass dieser nun in einer kürzeren Zeitspanne abgearbeitet werden kann. Weiterhin wurden die Lichtschicht-formenden Elemente in einem mechanischen Linsentubus zusammengefasst, welcher eine Vorjustage, sowie dessen Einbau als komplette Unterbaugruppe ermöglicht. Die zuvor erreichte Linsenjustierung bleibt dabei erhalten und die Fehleranfälligkeit dieser Komponenten wird reduziert. Basierend auf diesen Ergebnissen ist somit eine gute Grundlage für weiterführende Entwicklungen des sTSLIM, wie z.B. der geplanten Implementierung von Besselstrahlen, gelegt.



Dobermann, Dirk;
Stabilisierung der Bildlage abbildener optischer Systeme. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2013. - Online-Ressource. . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - 21) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
- Enth. außerdem: Thesen

In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten für die Stabilisierung der Bildlage handgeführter terrestrischer Doppelfernrohre erläutert. Bevor die Erstellung eines Lösungskonzeptes erfolgt, werden wesentliche Kriterien bestimmt, die für die Auslegung der Bildstabilisierung von Bedeutung sind. Hierfür wird das Frequenzspektrum der Bewegungsunruhe bei Freihandbeobachtung für eine Probandengruppe analysiert, die sich aus Personen unterschiedlichen Alters und Geschlechts zusammensetzt. In einem weiteren Schritt wird eine Auswahl der zur Kompensation der Bewegungsunruhe (Störgröße) verwendeten Optik sowie deren Bewegungsfreiheitsgrade, bezogen auf die Ziellinie, getroffen. Dabei wird das Ziel verfolgt, die durch die Bildstabilisierung verursachten Abbildungsfehler gering zu halten. Auf Basis der erarbeiteten Kriterien werden potentielle Lösungswege für eine passive und aktive Bildstabilisierung sowie die Kombination aus beiden, die als hybride Stabilisierung bezeichnet werden kann, untersucht. Alle Lösungen besitzen eine Knickbrücke, welche die Gehäusehälften zur Anpassung an den Augenabstand des Beobachters drehbar miteinander verbindet. Diese Bauform ist für Doppelfernrohre üblich, jedoch für Doppelfernrohre mit Bildstabilisation bisher nicht umgesetzt. Für die Realisierung der Stabilisierungsfunktion werden bestehende Lösungen geprüft, erweitert und mit neuen Ansätzen kombiniert. Das Vorgehen wird stellvertretend am Beispiel der optischen Komponenten des Doppelfernrohres Zeiss Conquest 15x45 BT* erläutert. Diesem liegen die angestellten Berechnungen und Simulationen sowie die konstruktiven Gestaltungsvorschläge zugrunde. Das Hauptaugenmerk der Betrachtungen liegt auf der passiven Bildstabilisierung, die eine Trägheitsstabilisierung darstellt. Hierfür wird ein analytisches Modell erstellt, welches das Schwingungsverhalten durch einen fremderregten gedämpften Einmassenschwinger beschreibt. Die Anregung erfolgt dabei über eine Fußpunktbewegung, die gleichzeitig über Drehfeder und Dämpfer eingeleitet wird. Eine Bedämpfung des mechanischen Schwingers erfolgt durch eine Wirbelstromdämpfung, die eine Form der viskosen Dämpfung darstellt. Die theoretischen Annahmen werden anhand von Experimenten überprüft, in deren Ergebnis die Richtigkeit der Hypothesen nachgewiesen werden konnte. Eine genaue Vorhersage des Schwingungsverhaltens ist durch Einführen von Korrekturkoeffizienten möglich. Das gefundene "reale Schwingermodell" vereinfacht und verkürzt die Entwicklung zukünftiger Systeme zur Stabilisierung der Bildlage. Des Weiteren wird auf eine Anpassung der Stabilisierungseinrichtung eingegangen, die es ermöglicht, das Verhalten an die Beobachtungssituation anzupassen. Somit ist es denkbar, die Bildstabilisierung bei einer Nachführbewegung zur Objektverfolgung zu unterdrücken. Umfassende Überlegungen werden zur prinzipiellen Anordnung der Stabilisatorbaugruppe und zu deren fehlerarmer Montage und Justage angestellt. Für die Umsetzung in einem Funktionsdemonstrator wird die Ausführungsform des Duostabilisators gewählt, bei dem zwei voneinander unabhängige identische Stabilisatorbaugruppen in einem Fernrohrgehäuse erbaut sind. Dabei kann ein synchrones Schwingungsverhalten beider Stabilisatorbaugruppen nachgewiesen werden, wodurch sich ein geringer dynamischer binokularer Gerätefehler einstellt. Die bestehenden Erfahrungen im Fernrohrbau werden mit den neu gewonnenen Erkenntnissen dieser Arbeit kombiniert und fließen in die Entwicklung eines Konzeptes für ein die Bildlage stabilisierendes Doppelfernrohr mit klassischer Knickbrücke ein. Das Grundkonzept lässt sich sowohl auf eine passive wie auch eine aktive Bildstabilisierung übertragen und ermöglicht eine wirtschaftliche und zielgerichtete Entwicklung zukünftiger Produkte mit vorhersagbaren Resultaten. Aus dem vorgestellten Konzept gehen Richtlinien für die Konstruktion hervor, die auf ähnlich gelagerte Anwendungen, wie beispielsweise die Schwingungsdämpfung taktiler Messköpfe, übertragen werden können. Infolgedessen ist der Wissenszuwachs in weiteren technischen Gebieten nutzbar.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=21532
Gräber, Florian;
Entwurf und Auslegung eines Separationsrings für Mastentfaltungsmechanismen des Sonnensegel On-Orbit Demonstrators GOSSAMER-1. - 63 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Arretierungs- und Separationsmechanismus für die GOSSAMER-1 Technologiedemonstration des Instituts für Faserverbundleichtbau und Adaptronik am Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Braunschweig sowie der ESA. Ziel der Konstruktion ist eine Einbindung in das aktuelle Tip-Reel Entfaltungskonzept für Sonnensegel, das eine Arretierung des Segelmasts und anschließende Separation vom Entfaltungsmechanismus vorsieht. Die Entwicklung wird durch Parabelüge gestützt und das Projekt mit einem On-Orbit Entfaltungsversuch im Sommer 2014 abgeschlossen. Die Anforderungen an die Konstruktion wurden, aufbauend auf früheren Entwürfen, erhöht und an das aktuelle Konzept angepasst. Der Separationsring wurde unter dem Aspekt der Zuverlässigkeit sowie der Gewichts- und Kostenefzienz entwickelt und durch analytische sowie numerische Berechnungen ausgelegt. Die Funktionalität des Konzepts ist durch abschließende on-ground Tests an einem Prototypen gewährleistet worden.



Müller, Timo;
Untersuchung und Konzeption zur Anordnung und Kopplung von Strahlumlenkelementen in dreidimensionalen interferometrischen Messeinrichtungen. - 90 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Der Einsatz von Strahlumlenkelementen bietet eine Möglichkeit für eine neue konstruktive Gestaltung von Nanomess- und Nanopositioniermaschinen. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, ein geeignetes Konzept zu finden, das die Umlenkelemente untereinander verbindet und eine fixierte Stellung im Raum gewährleistet. Hierfür werden die Umlenkelemente auf einem Basisrahmen befestigt und hinsichtlich ihrer Verlagerung im Raum analysiert. Als Werkzeug steht das FEM-Programm "ANSYS" zur Verfügung, welches die ersten drei Eigenschwingformen verschiedener Rahmenmodelle simuliert und die relativen Verlagerungen an den Aufnahmepunkten der Elemente zum Rahmen ausgibt. Anhand der Ergebnisse werden die Basisrahmenmodelle untereinander verglichen und bewertet. Unter der Annahme, dass Verlagerungen des Basisrahmens direkt auf das Umlenkelement übertragen werden, entstehen Messfehler durch Verschiebung und -kippung des Elements. Diese Fehler werden im Bezug auf ausgewählte Rahmenmodelle erfasst und eingeordnet. Abschließend lassen sich die Anforderungen an ein Strahlumlenkelement ableiten, um den auftretenden Fehler bestmöglich zu minimieren.



Bernhardt, Christian;
Prinziplösungen zur Änderung eines frontangetriebenen zum heckangetriebenen Rollstuhl durch ein reversierbares Sitzsystem. - 76 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit Prinziplösungen zur Änderung eines frontangetriebenen zum heckangetriebenen Rollstuhl durch ein reversierbares Sitzsystem. Ausgangspunkt für das System ist hierbei der aktuelle Stand der Lösungen auf dem Markt. Diese sollen unter dem Gesichtspunkt der Zielgruppen und Antriebskonzepte analysiert und verglichen werden. Grundlage für die Weiterentwicklung sind die bisherigen Schnittstellen zwischen Sitzrahmen und Fahrbasis. Bei der Konzeptionierung wird die Anforderungsliste, der graphische Forderungsplan und die Funktionsstruktur beschrieben. In der Kombinationstabelle werden die Variationen der Prinzipelemente systematisch dargestellt. Anschließend werden mehrere mechanische Prinzipien zur Verstellung für ein reversierbares Sitzsystem abgeleitet, neu entwickelt und evaluiert. Die Entwicklung der Lösungsprinzipe umfasst die Kombinationen der einzelnen Prinzipelemente, bei welchen auf ein sehr einfach aufgebautes und mit wenig Zeit- und Arbeitsaufwand realisiertes System Wert gelegt wird. Die Erläuterungen der einzelnen Lösungsprinzipe erfolgt über graphische Darstellungen und der Herausarbeitung von Vor- und Nachteilen. Mit Hilfe von sechs Kriterien wird eine gewichtete Bewertung der einzelnen Lösungen vorgenommen und in einer Wertempfindungstabelle dargestellt. Das Ergebnis ist die Reihenfolge der technischen Wertigkeit. Die am besten bewerteten Lösungsprinzipe Kugelsperrbolzen und Schnellspanner führen im Standardsegment der Elektrorollstühle zur Erleichterung der Wahl des Antriebssystems und damit verbunden zu einer schnellen und kostengünstigen Realisierung der Variationen vor Ort.



Scholland, Henning;
Konstruktion einer planaren Wälzführung für Nanopositionier- und -messmaschinen. - 56 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Im Sonderforschungsbereich SFB 622 wurden Nanopositionier- und -messmaschinen (NMM) mit seriell angeordneten Linearführungen für Bewegungen in x- und y-Richtung entwickelt. Ebenso wurden Erkenntnisse im Bereich planarer Wälzführungen gewonnen. In der vorliegenden Arbeit war zu überprüfen, ob sich eine planare Wälzführung dafür eignet, die vorhandenen Führungen der NMM zu ersetzen. Um die Fragestellung zu beantworten, wurde zunächst der Stand der Technik aufgearbeitet. Die NMM sowie die planare Wälzführung wurden in ihren technischen Parametern ebenso beschrieben wie die Funktionsweise und der Aufbau. Auch wurden die möglichen Werkstoffe untersucht. Anschließend wurden Konzepte für die NMM entwickelt. Zu beachten waren dabei verschiedene Möglichkeiten der Kabelführung, die Anordnung der Antriebe sowie deren Dimensionierung. Im Ergebnis konnte für die NMM-200 eine Lösung gefunden werden. Anschließend erfolgte eine Skalierung der gewonnenen Erkenntnisse auf die NMM-450.



Apel, Robert;
Experimentelle Untersuchung des kinematischen Verhaltens von Kugelpaketen in planaren Wälzführungen. - 65 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Zur Untersuchung des kinematischen Verhaltens von Kugelpaketen in planaren Wälzführungen, werden an einem vorhandenen Versuchsaufbau gezielt einzelne Parameter verändert und deren Einfluss bewertet. Dabei werden Kugelanzahl, Kugelposition und Käfigposition variiert. Es werden weiterhin Versuche mit Zusatzgewichten, geänderten Kontaktstellen zwischen Käfig und Gestell, einem geneigten System und Langzeitversuche durchgeführt. Zusätzlich werden auftretende Störeinflüsse durch den Messaufbau, die Messauswertung und Abnutzungserscheinungen betrachtet. Die so gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Verbesserung der Führungseigenschaften und des Positionierverhaltens von planaren Wälzführungen beitragen.



Heyne, Marko; Balzer, Felix; Theska, René
Experimental investigation of the stiffness of planar ball guides. - In: . - Bedford : Euspen, ISBN 978-0-9566790-0-0, (2012), S. 485-488

Ginani, Luciano Selva; Theska, René
Model based error correction for optical aberrations in laser scanning microscopes. - In: . - Bedford : Euspen, ISBN 978-0-9566790-0-0, (2012), S. 68-71

Lauterlein, Alexander;
Experimentelle Untersuchung des Einflusses der Kugelanzahl auf die Kraft-Weg-Kennlinie in planaren Wälzführungen. - 45 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Mithilfe eines vorhandenen Versuchsaufbaus wird die Kraft-Weg-Kennlinie einer planaren Wälzführung unter Variation der Kugelanzahl und des Läufer- bzw. Gestellwerkstoffes aufgenommen. Hierfür stehen Flachkäfige mit bis zu 16 Kugeln zur Verfügung. Als Läufer- bzw. Gestellwerkstoff werden geschliffener Stahl, geläppter Stahl und Glas untersucht. Der maximale Verfahrweg beträgt 1200 m. Aus den Ergebnissen der Untersuchungen werden Schlussfolgerungen für die Werkstoffauswahl von Läufer und Gestell getroffen. Des Weiteren werden Aussagen über die Erhöhung der im Flachkäfig angeordneten Kugeln getroffen.



Lamster, Christoph;
Experimentelle Untersuchung des Einflusses eines Flachkäfigs auf die Kraft-Weg-Kennlinie in planaren Wälzführungen. - 45 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Mit einem vorhandenen Versuchsaufbau wird die Kraft-Weg-Kennlinie einer planaren Wälzführung mit drei Kugeln bei Verfahrbewegungen bis 150 mym aufgenommen. Dabei werden Bewegungsparameter wie Geschwindigkeit und Beschleunigung variiert. Weiterhin wird der Einfluss eines Kugelkäfigs auf die Kraft-Weg-Kennlinie der Führung untersucht. Die Kennlinie wird dazu mit spielfreien und spielbehafteten Käfigen aus Polyamid, Polyoxymethylen und Polytetraflourethylen aufgenommen. Aus den Ergebnissen werden Schlussfolgerungen für die Konstruktion von Kugelkäfigen gezogen.



Hönig, Sascha;
Konzept zur Verstellung der Radaufstandsfläche eines elektrischen Rollstuhls. - 75 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Findung eines Konzepts zur Verstellung der Radaufstandsfläche eines Elektrorollstuhls. Dadurch kann der Rollstuhl an die Bedürfnisse des Nutzers im Innen- und im Außenbereich angepasst werden. Es werden die Randbedingungen ermittelt und die Anforderungen zusammengetragen. Daraufhin werden Technische Prinzipien erstellt. Das Hauptaugenmerk liegt auf der mechanischen Umsetzung der Verstellung. Zu Sensorik und Steuerung werden grundlegende Überlegungen getroffen.



Müller, Veit;
Konzeption einer linear beweglichen Reflektoreinheit für eine Abstandsmessung. - 78 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem konstruktiven Entwurf einer linear beweglichen Reflektoreinheit. Die Reflektoreinheit besteht aus einem Plan- und einem Tripelspiegel. Über einen Verfahrweg von 500 mm werden dabei verschiedene Messpunkte angefahren. Die Anordnung der Spiegel ist so zu wählen, dass zwei Längenmesssysteme identische Entfernungsänderungen erfahren. Dabei wird die Reflektoreinheit in einer Kammer betrieben, in der verschiedene Umgebungsbedingungen simuliert werden können. Die Bachelorarbeit umfasst das Zusammentragen aller Forderungen an die linear bewegliche Reflektoreinheit. Auf dieser Grundlage erfolgen die Konzeption, Auslegung sowie die konstruktive Umsetzung des Systems.



Gerhardt, Erik;
Konstruktion einer Vorrichtung zum automatischen Messen der Geradheitsabweichungen von balkenförmigen Führungsbauteilen. - 103 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Konzeption und Konstruktion einer Vorrichtung zum automatischen Vermessen der Geradheitsabweichung balkenförmiger Führungsbauteile. Zu Beginn der Arbeit dient die Analyse eines bestehenden Messaufbaus der Abschätzung der Fehlereinflüsse und der Problematik einer manuell durchgeführten Messung. Unter Betrachtung der Qualität der Messeinflüsse werden die Anforderungen an die zu entwickelnde Vorrichtung erarbeitet. Durch die Betrachtung verschiedener Varianten werden einzelne Teilmodule und Koppelstellen konzipiert und hinsichtlich der gestellten Anforderungen bewertet und ausgewählt. Das daraus abgeleitete technische Gesamtprinzip bildet die Grundlage der konstruktiven Umsetzung der Vorrichtung. Die Ergebnisse der Konstruktion werden an verschiedenen 3D-Modellen erläutert. Eine Konstruktionskritik und eine Analyse der durch die Vorrichtung entstehenden Fehlereinflüsse dienen der Abschätzung des durch die Vorrichtung erreichten Vorteils gegenüber einer manuellen Messung. Das Ergebnis der Arbeit ist ein hinsichtlich des Justage- und des Fertigungsaufwandes optimierter Entwurf der Vorrichtung. Der Entwurf ist als 3D-Model und als vollständiger Zeichnungssatz aufgeführt.



Assing, Martin;
Konstruktive Überarbeitung, Aufbau und Test eines Lorentzkraft-Wirbelstrom-Messplatzes. - 136 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Im Mittelpunkt dieser Masterarbeit steht die im Rahmen des Graduiertenkollegs "Lorentzkraft" der TU Ilmenau entwickelte, zerstörungsfreie Werkstoffprüfung mittels Wirbelströmen. In diesem Zusammenhang wurde ein Prüfstand entworfen, der experimentell einen Funktionsnachweis für das gefundene Wirkprinzip erbringen soll. Inhalt dieser Arbeit ist dabei die Optimierung und Erweiterung des aufgebauten "Lorentzkraft-Wirbelstrom-Messplatzes". Dem voraus geht eine eingehende Systemanalyse, um Optimierungspotential zu finden und zielgerichtet Verbesserungsansätze zu entwickeln. Diese sind daraufhin konstruktiv umgesetzt und im Messaufbau integriert worden. Anschließend wurde durch Messungen die verbesserte Funktion nachgewiesen. Weiterhin wurde im Rahmen dieser Arbeit eine "verstellbare Magnethalterung" zur vollständigen Durchflutung des Prüfkörpers realisiert. Dies führt zu einer wesentlichen Erweiterung des Arbeitsbereichs des "Lorentzkraft-Wirbelstrom-Messplatzes". Zusätzlich sind theoretische Betrachtungen angestellt und untersucht worden, inwieweit der aufgebaute Prüfstand einem aus funktionaler Sichtweise optimalen System gleicht.



Rauhaus, Martin;
Entwicklung und Konstruktion der Massestapel und der Stapelfixierung für eine Drehmoment-Normalmesseinrichtung. - 82 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Diese wissenschaftliche Arbeit befasst sich mit einem Beitrag zur Forschung der Technischen Universität Ilmenau im Fachgebiet Feinwerktechnik an einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung (DmNME) mit einem Drehmomentmessbereich von 1 mN m bis 1000 mN m und einer relativen Unsicherheit von Ur ≤ 1 10-5 (k=2). Die Hauptbestandteile dieser Arbeit sind die Optimierung und konstruktiven Überarbeitung der Massestapel, sowie der Neuentwicklung einer Stapelfixierung. Zu Beginn der Arbeit dient eine Erläuterung des Prinzips dieser DmNME als Einstieg in das Thema. Basierend auf den bestehenden Kalibriervorschriften, den vorhandenen Baugruppen und den Anforderungen des Fachgebiets werden Optimierungs- und Neuentwicklungsthesen, auf Basis einer Prinzip- und Gestaltanalyse aufgestellt. Anhand dieser Kritikpunkte werden optimierte Varianten bewertet, ausgewählt und konstruktiv umgesetzt. Die Ergebnisse werden anhand des virtuellen Modells erläutert.



Selva Ginani, Luciano; Theska, René
A novel approach to correction of optical aberrations in laser scanning microscopy for surface metrology. - In: Measurement science and technology : devoted to the theory, practice and application of measurement in physics, chemistry, engineering and the environmental and life sciences from inception to commercial exploitation.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6501, Bd. 23 (2012), 7, S. 074009, insges. 8 S.

http://dx.doi.org/10.1088/0957-0233/23/7/074009
Schubert, Stefan;
Weiterentwicklung und konstruktive Umsetzung einer Messmethode zur präzisen Bestimmung der Hebellänge in einer Drehmoment-NormaImesseinrichtung. - 69 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

In dieser Arbeit werden die Untersuchungen zur Bestimmung der Hebellänge in einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung mit einer neuen Messmethode vorgestellt. Zu messende Größen sind dabei ein Weg und eine Winkeländerung. Das Ziel ist, eine geringere relative Messunsicherheit zu erhalten, als durch eine herkömmliche Messung in einer 3D-Koordinatenmessmaschine. Dazu wird zu Beginn die bestehende Drehmoment-Normalmesseinrichtung der Physikalisch Technischen Bundesanstalt vorgestellt und analysiert. Im Anschluss wird ein Einblick zum aktuellen Stand der Technik der Längen- und Winkelmessung gegeben und die Grundlagen für Berechnungen und Konstruktion dargestellt. Darauf aufbauend werden Prinzipe erarbeitet, welche durch geschickte Anordnung der Messgeräte eine möglichst genaue Messung erlauben. In einer ersten Abschätzung werden dazu Werte, wie geometrische Abmessungen und Messbereiche, festgelegt und schließlich in einem Messunsicherheitsbudget auf ihre Leistungsfähigkeit hin überprüft. Das genaueste Prinzip bildet die Grundlage für die anschließende Erstellung der Konstruktion. Das Hauptaugenmerk liegt darauf, durch geeignete Justierungen die Einstellgenauigkeit der Variablen sicherzustellen. Abschließend wird mit Hilfe dieser festegelegten Größen die erreichte relative Messunsicherheit bestimmt und ausgewertet.



Ulbricht, Oliver;
Entwicklung und konstruktive Umsetzung einer definierten Klemmung des Hebels in einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung. - 103 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012

Das Fachgebiet Feinwerktechnik der TU Ilmenau entwickelt ein neues Konzept für eine Drehmomentnormalmesseinrichtung mit einem Massewechselsystem als konstruktive Besonderheit. Der Einsatz dieses speziellen Massewechselsystems bedingt eine Fixierung des Hebels während des Massewechsels, um die Einhaltung des Kalibrierverlaufes nach den Kalibriervorschriften zu gewährleisten. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer Klemmeinrichtung, die diese Aufgabe übernimmt. Zu Beginn der Arbeit wird der Stand der Technik analysiert und ausgewertet und auf grundlegende Besonderheiten des neuen Konzeptes eingegangen. Die wichtigsten Punkte der Kalibriervorschriften, der Literatur und spezifische Forderungen vom Fachgebiet werden durch die Herausarbeitung einer Anforderungsliste erläutert. Auf Grundlage dieser Informationen wird ein möglicher Ablauf des Massewechselvorganges konkretisiert. Es werden Gestaltungsrichtlinien entworfen, um eine Bewertung der technischen Prinzipien zu ermöglichen und so eine Prinzipienauswahl zu treffen. Die Aufgabe der Fixierung wird konstruktiv durch ein Gesperre umgesetzt. Die dabei entstehende Baugruppe wird in zwei voneinander unabhängige Bauteile unterteilt. So wird zum Fixieren des Hebels, mit einer definierten Kraft, eine automatisierte Fixiereinrichtung konstruiert. Während der Fixierung wird die Position des Hebels von einem manuell justierbareren Anschlag bestimmt, welcher Träger der Positioniergenauigkeit ist. Dabei wird der Bewegungsbereich des Hebels auf ca. ± 4[my]m eingeschränkt.



Hörnig, Marco;
Entwicklung und Konstruktion eines Laserprojektionssystems. - 77 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Gegenstand dieser Arbeit ist die Justierung und Inbetriebnahme eines Mikro-Opto-Elektro-Mechanische Systems (MOEMS) in Form eines Mikrospiegels. Der MOEMS-Spiegel ist Bestandteil eines sich in der Entwicklung befindlichen Laser-Scanning-Microskops (LSM), des Sonderforschungsbereiches 622 der TU-Ilmenau. Für die Funktion des LSM ist es wichtig, dass ein kollimierter Laserstrahl, der über den MOEMS-Spiegel in Richtung Fokussieroptik des LSM abgelenkt wird, kollinear zur optischen Achse der Fokussieroptik einfällt. Fokussieroptik und MOEMS-Spiegel müssen dabei so zueinander justiert werden, dass diese Fehler möglichst gering ausfallen, für den Fall das der MOEMS-Spiegel sich in seiner Ruhelage befindet. Hierzu werden zunächst Verfahren zur Bestimmung der Verkippung sowie der exzentrischen Lage des Einfallstrahls diskutiert und anschließend konstruktiv umgesetzt, um eine dementsprechende Justierung vorzunehmen. Zur Winkeldetektion wird eine Anordnung aus Tripelprisma, Teilerwürfel und Planspiegel (als Referenz) realisiert, wobei ein Beobachtungsfernrohr zur Beurteilung der Verkippung dient. Teilerwürfel und Tripelprisma sind in dieser Anordnung bezüglich des Referenzspiegels invariant gegenüber Kippung. Für die Bestimmung der Exzentrizität wird das Verhalten einer Einzellinse, beim Abbilden eines ausgedehnten, parallelen Lichtbündels genutzt. Befindet sich das eintreffende Bündel am Rand der Linse, so wird dies unter einem stärkeren Winkel in Richtung optischer Achse abgelenkt. Dieser Winkel lässt sich detektieren, wenn das abbildende System entlang des eintreffenden Lichtbündels verschoben wird und das Auswandern der Abbildung beobachtet wird. Der MOEMS-Spiegel selbst, wird über elektrostatische Felder in Schwingung versetzt, die durch eine rechteckförmige Gleichspannung erzeugt werden. Das benötigte Steuersignal wird hiebei über eine Hardware der Firma dspace erzeugt, welche mit Matlab Simulink programmiert wird. Lenkt der MOEMS-Spiegel im resonant schwingenden Zustand einen Laserstrahl ab, so erzeugt dieser auf der Bildebene eine Lissajousfigur, welche in ihrer Form durch Änderung des Steuersignals verändert werden kann. Wird hierzu der Laser zeitsynchron gepulst, so ist es möglich ein Bild zu erzeugen, ähnliche einem Projektor.



Scheibe, Hannes;
Charakterisierung, Justierung und Abnahme von Ultrapräzisionsmaschinen. - 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012

Diese wissenschaftliche Arbeit dient der Aufarbeitung des derzeitigen Standes der Technik zur Charakterisierung sowie Abnahme von Ultrapräzisionsmaschinen. Generell stellt die Maschinenabnahme für den Käufer einen Nachweis des Herstellers über die Güte der Maschine dar. Bestehende Normschriften sowie Richtlinien aus dem Feld der Koordinatenmesstechnik und der Werkzeugmaschinen werden hinsichtlich ihrer Eignung für die Maschinenabnahme untersucht. Eine Anwendbarkeitsprüfung sowie notwendige Abweichungen von der Norm sind Schwerpunkt dieser Betrachtung und stellen eine Erweiterung des Standes der Technik dar. Für die Maschinenabnahme lässt sich generell zwischen geometrischer und funktioneller Abnahme unterscheiden. Für diese beiden Verfahren erfolgen Betrachtungen der Vor- und Nachteile sowie eine anschließende Anwendbarkeitsprüfung. Prüfverfahren zur geometrischen Abnahme werden vorgestellt. Den Abschluss dieser wissenschaftlichen Arbeit bildet die Erarbeitung repräsentativer Probeteilgeometrien zur funktionellen Abnahme von Ultrapräzisionsmaschinen.



Schröter, Tobias J.; Johnson, Shane B.; John, Kerstin; Santi, Peter A.
Scanning thin-sheet laser imaging microscopy (sTSLIM) with structured illumination and HiLo background rejection. - In: Biomedical optics express. - Washington, DC : OSA, ISSN 2156-7085, Bd. 3 (2012), 1, S. 170-177

http://dx.doi.org/10.1364/BOE.3.000170
John, Kerstin; Theska, René; Erbe, Torsten
The use of deflecting elements in interferometric applications - advantages and challenges. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, ISBN 978-3-86360-001-3, (2011), S. 45

Selva Ginani, Luciano; Theska, René
A novel approach to optical aberrations correction in laser scanning microscopy for surface metrology. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, ISBN 978-3-86360-001-3, (2011), S. 23

Sondermann, Mario;
Mechanische Verbindungen zum Aufbau optischer Hochleistungssysteme. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2011. - Online-Ressource (PDF-Datei: XVI, 162 S., 13,31 MB). . - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion. - 19) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
- Unterschiede zwischen dem gedruckten Dokument und der elektronischen Ressource können nicht ausgeschlossen werden

Optische Technologien gelten als eine der Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts. Die Vielfalt an optischen Systemen und die Anforderungen an diese Systeme nehmen stetig zu und machen deshalb eine kontinuierliche Entwicklung unter wissenschaftlichen Gesichtspunkten notwendig. Die Herstellung optischer Systeme erfolgt in der Regel in mehrstufigen Prozessen. Wichtige Prozessschritte sind das Verbinden optischer Bauelemente mit mechanischen Bauelementen und das Verbinden bereits gefasster optischer Bauelemente zu optischen Systemen. Die vorliegende Arbeit zeigt den aktuellen Entwicklungsstand bei der Umsetzung dieser Verbindungsaufgaben anhand von optischen Hochleistungssystemen auf und stellt anschließend Möglichkeiten für eine Weiterentwicklung vor. Die dargestellten Betrachtungsweisen sind ebenso wie die aufgezeigten Lösungsräume allgemein auf die Gestaltung von mechanischen Verbindungen übertragbar und bieten besonders für feinwerktechnische Anwendungen Vorteile.



http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2010000489
Linß, Sebastian; Erbe, Torsten; Theska, René; Zentner, Lena
The influence of asymmetric flexure hinges on the axis of rotation. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 10 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19562
John, Kerstin; Theska, René; Erbe, Torsten
The use of deflecting elements in interferometric applications - advantages and challenges. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 9 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19564
Sondermann, Mario; Scheibe, Hannes; Theska, René
Lens mounts in optical high performance systems with small diameters. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 8 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19717
Wagner, Alexander; Theska, René; Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Lepikson, Herman Augusto; Weingaertner, Walter Lindolfo
Novel approaches to reduce the uncertainty of torque standard machines for small torques. - In: Innovation in mechanical engineering - shaping the future : proceedings ; 56th IWK, International Scientific Colloquium, Ilmenau University of Technology, 12 - 16 September 2011.. - Ilmenau : Univ.-Bibliothek, ilmedia, (2011), insges. 6 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=19647
Hörtzsch, Steffen;
Prüfung von Führungen auf Ablagen in mechanischoptischen Baugruppen. - 50 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Gegenstand dieser Arbeit ist die Bestimmung von Führungsabweichungen von Präzisionsführungen wie sie in mechanischoptischen Baugruppen Verwendung finden. Die Ermittlung dieser qualitätsbestimmenden Eigenschaften erfolgt anhand zweier praktischer Beispiele. Das erste Untersuchungsobjekt ist ein Flucht- Autokollimationsfernrohr (FAKF), bei dem die Ermittlung der Führungseigenschaften einer Gleitführung, welche zur Manipulation einer Schiebelinsengruppe dient, erfolgt. Hierfür werden geeignete Prüfmethoden zur indirekten Ermittlung der Führungseigenschaften aufgezeigt und bewertet. Bei der indirekten Methode dient das Modell der Ursache in Form von Führungsfehlern und der daraus resultierenden Wirkung in Form von Ablagen als Beschreibungsgrundlage der auftretenden Führungsabweichungen. Mittels einer mathematisch physikalischen Transformationsvorschrift, deren Grundlage die geometrische Optik ist, können die Führungsfehler durch ermittelte Ablagen bestimmt werden. Die Präzisionsfokusverstelleinrichtung zur axialen Translation einer Linse eines Hochleistungsobjektives dient als zweites Untersuchungsobjekt. Hier werden Methoden zur direkten Ermittlung der Führungseigenschaften der Membranfederführung aufgezeigt und bewertet. Die Bestimmung der Führungsabweichung erfolgt unmittelbar an der Baugruppe.



Wiegand, Robin;
Konstruktion des automatischen Wechsels der Belastungsmassen in einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung. - 59 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Diese Bachelor-Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Konstruktion einer automatischen Lastwechseleinrichtung für eine Drehmoment-Normalmesseinrichtung. Diese wird innerhalb eines Forschungsprojektes im Fachgebiet Feinwerktechnik entwickelt. Als Einstieg in das Thema dient zu Beginn der Arbeit die Erläuterung der Mess-Einrichtung und Vorgänge. Basierend auf den Anforderungen des Fachgebietes und den bestehenden Kalibriervorschriften werden verschiedene Lösungen für den automatischen Wechsel der Belastungsmassen aufgezeigt und bewertet. Anhand der Bewertung wird die optimale Lösung ausgewählt und konstruktiv umgesetzt. Die Ergebnisse werden anhand des 3D-Modells erläutert. Ergebnis dieser Arbeit ist ein Entwurf des automatischen Wechsels der Belastungsmassen. Der Entwurf ist als 3D-Modell ausgeführt.



Schleichert, Sebastian;
Experimentelle Untersuchung des Einflusses der Kugelanzahl auf die Steifigkeit in einer planaren Wälzführung. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In dieser Arbeit werden die experimentellen Untersuchungen zur Steifigkeit einer planaren Wälzführung vorgestellt. Der Einfluss der Variation der Kugelanzahl und der Kugelanordnung auf die Steifigkeit wird in Experimenten erforscht. An einem bestehenden Versuchsaufbau werden zunächst parasitäre Einflüsse untersucht und eine Versuchsstrategie entwickelt, um diese Einflüsse gering zu halten und die Versuche reproduzierbar zu machen. In Vorversuchen wird die Referenzsteifigkeit bei einer geometrisch bestimmten Kugelanordnung (3 Kugeln) bestimmt, mit der Hertz'schen Theorie verglichen und durch einen Korrekturfaktor angeglichen. In den Hauptversuchen wird die errechnete Steifigkeit aus den gemessenen Werten mit der Hertzschen Steifigkeit, durch den Korrekturfaktor erweitert, verglichen und aus dem Verhältnis von theoretischer Steifigkeit zu der errechneten Steifigkeit aus den gemessenen Werten der Steifigkeitsanteil der Kugelanordnung bestimmt. In der Versuchsplanung werden die Hauptversuchsreihen zur Variation der Kugelanzahl und der Anordnung, sowie Nebenversuche geplant. Diese werden im Anschluss ausgewertet.



Schröter, Tobias Jörg;
Optimization of the resolution of the Thin Sheet Laser Imaging Microscope (TSLIM). - XI, 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2011

Lichtschicht-Mikroskopie ist eines der wichtigsten Werkzeuge für die zerstörungsfreie, hochauflösende Mikroskopie von großen biologischen Proben (>500mym). Für das Verständnis der Funktionsweise von verschiedensten Geweben ist eine subzellulare Auflösung in alle drei Raumrichtungen erforderlich. Während die laterale Auflösung eines Mikroskops üblicher Weise ausreichend ist, ist die axiale Auflösung (Tiefenauflösung) zumeist unbefriedigend. Die axiale Auflösung und der Bildkontrast wird bei Lichtschichtmikroskopen hauptsächlich durch die Lichtschichtdicke beeinflusst. Da die Lichtstrahlparameter wie die Strahltaille und der konfokaler Parameter von physikalischen Grenzen beherrscht werden, wurden Bildverarbeitungsalgorithmen wie HiLo und structured illumination (SI) entwickelt, um die axiale Auflösung und den Bildkontrast unabhängig von der Lichtschichtdicke zu verbessern. In dieser Arbeit werden Methoden besprochen, um die Bildqualität des Thin Sheet Laser Imaging Microscope (TSLIM) zu optimieren. Es wird beschrieben, wie ein Dualstrahl TSLIM durch Hard- und Software-Veränderungen, um eine intensitätsmodulierte, scannende Beleuchtungseinheit erweitert wurde, um HiLo und SI Bilder aufzunehmen. Die statische Beleuchtungseinheint des TSLIM erzeugt eine Lichtschicht mit der Dicke von 3,2mym (e^-2, gemessen), einen konfokalen Parameter von 10mym und eine Strahlbreite von 2,4 mm. Die gescannte Lichtschicht des TSLIM hat eine Dicke von 4,2mym (e^-2, gemessen), einen konfokalen Parameter von 10mym und eine Strahlbreite von bis zu 15mm. Mit Hilfe dieses Gerätes wurde die Bildqualität von Bildern von optisch sektionierten, kompletten inneren Ohren mit statischen und gescannten Lichtstrahl, sowie HiLo und SI verglichen. Der gescannte Lichtstrahl reduzierte Effekte von gestreutem Licht und Absorbtionsartefakten. Der gescannte Lichtstrahl erzielt gleichzeitig eine Auflösung gleichwertig zur statischen Beleuchtung. Die SI Bilder wurden mit dreifacher Phasenverschiebung (0˚, 120˚, 240˚) aufgenommen. Sechs- oder zwölffache Phasenverschiebungen führten zu verstärktem Rauschen, jedoch zu keiner spürbaren Bildqualitätssteigerung. HiLo und SI erzeugten einen verbesserten Kontrast verglichen mit der statischen und gescannten Beleuchtung. Der Kontrast wurde mit HiLo erfolgreicher verstärkt als mit SI. Im Gegensatz zu HiLo wurden unscharfe Objekte und Bereiche durch SI verdunkelt. Dies resultiert höchst wahrscheinlich aus der Intensitätssubtraktion durch den SI Algorithmus. HiLo ist schneller und verfügt über einen robusteren Algorithmus als SI, da es nur zweidrittel der Zeit und weniger durch Intensitätsartefakte gefährdet ist. Das neue Gerät wurde TSLIM (scanned Thin-Sheet Laser Imaging Microscope) genannt.



Selva Ginani, Luciano; Motta, Jose Mauricio S.T.
Theoretical and practical aspects of robot calibration with experimental verification. - In: Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. - Berlin : Springer, ISSN 1806-3691, Bd. 33 (2011), 1, S. 15-21

http://dx.doi.org/10.1590/S1678-58782011000100003
Selva Ginani, Luciano Selva; Theska, René
Optisch scannender Kollisionsschutz für hochpräzise Messeinrichtungen. - In: Einladung zur 112. Jahrestagung vom 14. Juni bis 18. Juni 2011 und zur satzungsgemäßen ordentlichen Mitgliederversammlung der DGaO am 17. Juni 2011 in Ilmenau/Thüringen. - Ilmenau, (2011), S. 132

Heyne, Marko; Mehner, Hannes; Erbe, Torsten; Theska, René
Initial investigations of rolling friction characteristics in planar ball guides with a novel measurement set-up. - In: 10th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instrument, ISMTII 2011. - Daejeon : Lab. for Precision Engineering and Metrology, KAIST, (2011), S. 119

Selva Ginani, Luciano; Theska, René
A novel approach to laser scanning microscopy using error correction algorithms. - In: 10th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instrument, ISMTII 2011. - Daejeon : Lab. for Precision Engineering and Metrology, KAIST, (2011), S. 79

Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Theska, René; Wagner, Alexander; Lepikson, Herman Augusto; Junior, L. A. G.; Weingarrtner, Walter Lindolfo
A novel approach in the application of flexure bearings in primary torque standard machines. - In: . - Bedford : Euspen, (2011), S. 109-112

Wagner, Alexander; Theska, René; Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Lepikson, Herman Augusto; Weingarrtner, Walter Lindolfo
New approach to overcome the limitations in small torque realization. - In: . - Bedford : Euspen, (2011), S. 101-104

Heyne, Marko; Mehner, Hannes; Erbe, Torsten; Theska, René
Experimental investigation in the friction characteristics of high precision planar ball guides. - In: . - Bedford : Euspen, (2011), S. 43-46

Selva Ginani, Luciano; Theska, René
Design and construction of a laser scanning microscope for surface metrology. - In: . - Bedford : Euspen, (2011), S. 121-124

Heyne, Marko; Erbe, Torsten; Theska, René
Einflüsse auf die Messung des Traganteils planarer Wälzführungen. - In: Gleit- und Wälzlagerungen. - Düsseldorf : VDI-Verl., (2011), S. 429-433

Heyne, Marko; Erbe, Torsten; Theska, René; Mehner, Hannes
Wälzreibverhalten von Kugel-Ebene-Kontakten in planaren Führungen : Versuchsaufbau und Vorversuche. - In: Gleit- und Wälzlagerungen. - Düsseldorf : VDI-Verl., (2011), S. 423-427

Andreas, Daniel;
Konzeption eines Versuchsaufbaus zur Drehmomentrealisierung. - 53 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Konzeption eines Versuchsaufbaus zur Drehmomentrealisierung und die kritische Auseinandersetzung mit den während des Betriebes auftretenden Messunsicherheiten. Dazu werden zu Beginn die thematischen Grundlagen erläutert, bestehende Systeme, wie die Drehmoment-Normalmesseinrichtung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, analysiert sowie die zu beachtenden Kalibriervorschriften dargelegt. Ebenso ist ein Einblick in die relevanten Berechnungsvorschriften auf Grundlage des Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement zum Unsicherheitsbudget gegeben. Durch konstruktionsmethodische Aufarbeitung der Aufgabenstellung und der Literaturrecherche in Form einer Anforderungsliste sind die relevanten Systemparameter fixiert worden. Die Prinzipfindung der Teilsysteme Tarierung, Klemmung und Koppelstelle zu den Belastungsmassen ist durch eine mehrstufige Bewertung der erarbeiteten Varianten konkretisiert worden. Die nachfolgenden Berechnungen zum Unsicherheitsbeitrag der Einzelgrößen an der Messunsicherheit des Gesamtsystems zeigen die Haupteinflussgrößen Länge, Masse und Luftdichte als kritische Werte auf. Anhand dieser theoretischen Grundlagen, der durchgeführten belastungsorientierten Auslegung sowie der dem Messbereich angepassten Dimensionierung der Justierstelle ist die vorliegende Konstruktion erstellt worden. Die Auslegung der Koppelstelle zu den Belastungsmassen, des Hebelarms, der Klemmung und der Tarierung wird anschließend erläutert und einer Konstruktionskritik unterzogen sowie mögliche Alternativen aufgezeigt.



Barth, Tim;
Konzeptstudie für den getakteten Vorschub eines Werkzeugwechslers. - 41 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011

In der vorliegenden Bachelorarbeit wird die Konzeptionierung eines Antriebskonzepts für den linearen Vorschub eines Werkzeugwechslers behandelt. Als Vorlage für das Antriebskonzept dient eine Kombination aus verschiedenen Getriebevarianten, welche aus einer vorangegangenen Arbeit hervorging. Die Arbeit beinhaltet die mathematischen Berechnungsgrundlagen für die Kinematik und die Dynamik des konzipierten Vorschubs. Darauf aufbauend wurde ein Dimensionierungswerkzeug programmiert, welches die einfache Auslegung des Getriebes durch festgelegte Parameter ermöglicht.



Heyne, Marko; Erbe, Torsten; Theska, René
Planare Wälzführung - eine Alternative für hochpräzise Anwendungen. - In: Profilschienenführungen in Werkzeugmaschinen. - Dresden, 2010, 5, insges. 5 S. Text und 12 S. Präsentationsfolien

Latyev, Svjatoslav M.; Smirnov, Aleksej P.; Frolov, Dmitry N.; Tabachkov, Alexey G.; Theska, René
Providing target performance indices when automating the assembly of microscope objectives. - In: Journal of optical technology. - Washington, DC : OSA, ISSN 10709762, Bd. 77 (2010), 1, S. 38-41

http://dx.doi.org/10.1364/JOT.77.000038
Manske, Eberhard; , ; ,
Nanopositionier- und Nanomessmaschinen - universelle skalenübergreifende Werkzeuge für die Mikro-Nano-Integration. - In: Mikro-Nano-Integration. - Berlin : VDE-Verl., ISBN 978-3-8007-3216-6, (2010), S. 89-92

Frank, Thomas;
Konzeption und konstruktive Gestaltung der Messkreise von Nanomessmaschinen. - Münster : Monsenstein und Vannerdat, 2010. - XIII, 164 S.. : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2010
ISBN 978-3-86991-194-6

Nanomessmaschinen dienen zur nanometergenauen Messung von geometrischen Gestaltparametern. Sie sind in verschiedenen Bereichen der Nanotechnologie und Nanoelektronik einsetzbar. Oftmals sind die Messbereiche auf einige Mikrometer bis Millimeter begrenzt, jedoch verlangen neue Anwendungen Nanomessmaschinen mit immer größeren Messbereichen und immer kleineren Messunsicherheiten. Ein wichtiger Bestandteil bei deren Entwicklung ist die Konzeption und konstruktive Gestaltung der Messkreiselemente und insbesondere des Messrahmens. Dafür werden dem Entwickler von Nanomessmaschinen eine Vorgehensweise und Richtlinien zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe einer Messkreisstruktur und eines vektoriellen Messkreismodells können Abweichungen der Messkreiselemente analysiert werden. Um diese klein zu halten werden verschiedene Maßnahmen bei der Konzeption und konstruktiven Gestaltung diskutiert. Anhand eines Messrahmens für eine Nanomessmaschine mit kartesisch-horizontaler Messanordnung wird der konstruktive Entwicklungsprozess gezeigt. Ausgehend von einer universell nutzbaren Kombinationstabelle werden Prinzipvarianten erarbeitet. Anschließend erfolgen eine Variantenauswahl und die Umsetzung der gewählten Variante. Eine theoretische Untersuchung des Fehlerverhaltens mit Hilfe des erarbeiteten messkreisbezogenen vektoriellen Modells bestätigt die Tauglichkeit der Lösung. Mit der kartesisch-tetraederförmigen Messanordnung ist es möglich, das Konstruktionsprinzip der Symmetrie auch für den Messrahmen konsequent einzuhalten. Dies ermöglicht die passive Kompensation von Abweichungen. Zunächst werden die Grundlagen zur Abschätzung der Messunsicherheit der Interferometer mit Hilfe einer Koordinatentransformation geschaffen und angewendet. Anschließend erfolgt der Entwurf eines Messrahmens mit kartesisch-tetraederförmiger Messanordnung. Im Ergebnis entsteht ein "Dreibein"-Messrahmen, dessen Fehlerverhalten untersucht wird. Den Abschluss bildet eine Gegenüberstellung der kartesisch-horizontalen und der kartesisch-tetraedrischen Messanordnung für planare und dreidimensionale Messobjekte hinsichtlich funktioneller, metrologischer und konstruktiver Kriterien. Daraufhin werden allgemeine Schlussfolgerungen für die Auswahl der optimalen Messanordnung gezogen.



Hackel, Tobias;
Grundlegende Untersuchungen zu vertikalen Positioniersystemen für Nanopräzisionsmaschinen. - Münster : MV-Wiss., 2010. - 200 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2010

In dieser Arbeit werden technische Realisierungsmöglichkeiten zur Lösung der Nanopositionieraufgabe konzipiert und die Auswirkungen der Eigenschaften passiver mechanischer Funktionselemente auf diese Anwendung anhand von Demomstratoren untersucht. Die funktionelle Anforderung an die geforderten Systeme ist die Positionierung von Funktionsflächen makroskopischer Objekte innerhalb eines Stellbereiches geometrisch gleicher Größenordnung mit Nanometerpositioniergenauigkeit. Es werden Gesamtkonzepte unter der Voraussetzung der Anwendung eines interferometrischen Messverfahrens entwickelt. Dabei liegt der Schwerpunkt auf solchen Anordnungen, welche eine vertikal wirkende Antriebsachse als autarkes und dadurch einzeln betrachtbares Modul beinhalten. Die Besonderheit der vertikalen Antriebsrichtung ist die notwendige aktive Wirkung gegen die Schwerkraft. Um Aktuatoren geringer Verlustleistung für den Zweck der Nanopositionierung einsetzen zu können, werden diese in Grob-/Feintriebanordnungen kombiniert. Diese Antriebsvariante findet Anwendung in der Realisierung von zwei Demonstratoren. Dabei dient der erste Versuchsaufbau dem grundsätzlichen Funktionsnachweis der Nanopositionierung anhand eines durch das gewählte Messverfahren begründeten Spiegelobjekts. Der zweite Demonstrator stellt eine funktionelle Weiterentwicklung des Vorgängers hinsichtlich erweiterten Bewegungsvermögens zur aktiven Führungsfehlerkompensation und Feinpositionierung in horizontaler Richtung dar, dient aber durch seine gut analysierbare Gestaltgebung primär der Erfassung des Einflusses von Deformationen passiver, mechanischer Funktionselemente auf das Positionierverhalten. Die Betrachtung erfolgt mittels Modellbildung, in welche die konstruktiv eingestellten Elastizitäten der im Antriebsstrang enthaltenen konstruktiven Komponenten einfließen. Die Funktion der passiven Konstruktion lässt sich losgelöst von allen weiteren Elementen eines Positioniersystems und deren Anteil im Positionierergebnis simulieren, wodurch die durch die Mechanik gegebenen, funktionellen Eigenschaften und erreichbare Leitungsfähigkeit eines Nanopositioniersystems im dynamischen Betrieb erkennbar werden. Im Ergebnis entsteht ein Erkenntnisgewinn über den Zusammenhang der Konstruktion von Positioniersystemen nach feinwerktechnischen Gesichtspunkten und der zu erwartenden Funktionserfüllung in der Nanopositionierung.



Erbe, Torsten; Berg, M.; Theska, René; Weber, Christian
Neuartige Verfahrensvarianten zur Herstellung von aerostatischen Führungsflächen. - In: Design for X. - Hamburg : TuTech Verl., ISBN 978-3-941492-23-3, (2010), S. 47-58

Erbe, Torsten; Ströhla, Tom; Theska, René; Weber, Christian
Decision-aid for actuator selection. - In: Design 2010. - Zagreb, ISBN 978-953-773807-5, (2010), S. 1503-1512

VERDIAN : Abschlussbericht der TU Ilmenau. - Ilmenau. - Online-Ressource (96 S., 4 MB). - Förderkennzeichen BMBF 03WKY01M. - Verbund-Nr. 01049006

https://edocs.tib.eu/files/e01fb10/633975176.pdf
Thon, Michael;
Untersuchung des mechanischen Verhaltens von Bauteilen der Nanomessmaschine unter statischer Belastung. - 69 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Inhalt dieser Arbeit ist die Konstruktion eines Versuchsaufbaus, mit welchem Langzeitmessungen an Materialien, die in der Präzisionsmesstechnik eingesetzt werden, vorgenommen werden können. Damit sollen das Verformungsverhalten sowie das Auftreten von elastomechanischen Nachwirkungen untersucht werden. Die Proben sollen unter unterschiedlichen Umweltbedingungen, wie veränderte Luftfeuchte oder verschiedenen Temperaturen, gelagert werden können. Es werden die Materialien beschrieben, welche zur Messung genutzt werden sollen. Des Weiteren wird aufgezeigt, weshalb die interferometrische 3D-Oberflächenmessung die beste Lösung ist, um die Messung durchzuführen. Das Messmittel wurde im Verlauf dieser Arbeit auf die Möglichkeit der Vermessung von konvexen Oberflächen hin überprüft. Die Ergebnisse aus diesem Test wurden in der Konstruktion des Messaufbaus umgesetzt. Der Messaufbau entspricht im Wesentlichen einem 3-Punkt-Biegeversuch. Bei der Konstruktion sind Probleme wie Stoßminderung, Aufrechterhaltung der Kraft bei Verschiebung im nm-Bereich, Einhalten des Bauraumes oder das Halten der Probekörper bei geringen Kräften und deren Lösungen beschrieben.



Mehner, Hannes;
Entwicklung eines Messaufbaus zur Untersuchung der Wälzreibung in einer planaren Wälzführung. - 154 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit liegt auf der Entwicklung eines Messaufbaus zur Untersuchung des Wälzwiderstands weniger Kugel-Ebene Paarungen. Dabei sollte die Kraft-Weg-Kennlinie von drei Kugeln zwischen zwei Ebenen vom Haft- bis zum Wälzzustand aufgenommen werden. Im Rahmen der Grundlagen werden verschiedene Kontaktmodelle für den statischen Normalkontakt vorgestellt, um die reale entstehende Kontaktfläche eines Kugel-Ebene Kontakts sowie die dabei entstehenden Spannungen im Werkstoff zu ermitteln. Im Rahmen der Analyse des Stands der Technik werden bereits existente Messaufbauten auf Eignung bezüglich der vorliegenden Messaufgabe untersucht. In Form einer Konzeptionsphase wird systematisch ein eigenes konkretisiertes technisches Prinzip erarbeitet, welches die Forderungen an die Messaufgabe vollständig erfüllt. Kernbestandteile des Aufbaus sind hierbei ein Piezoaktor als weggesteuerter Antrieb, ein Kraftsensor, welcher auf Basis von Dehnungsmessstreifen arbeitet sowie ein Interferometer, mit welchem der Weg am Läufer, d.h. direkt am Abtrieb gemessen wird. Der Aufbau wird vollständig in einem CAD-Modell umgesetzt. In der Arbeit werden sowohl die Inbetriebnahme als die Montage und elektronische Ansteuerung des Messaufbaus vorgestellt.



Wiegand, Stefan;
Entwicklung eines Messaufbaus zur Untersuchung des Traganteils für planare Wälzführungen . - 132 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die fortschreitende Entwicklung der Präzisionsbearbeitung und Präzisionsmesstechnik benötigt im zunehmenden Maße vakuumtaugliche Führungen für planare Positioniersysteme. Aktuell werden vorwiegend aerostatische Führungen in planaren Positioniersystemen verwendet. Als Alternative für den Einsatz im Vakuum eignen sich planare Wälzführungen. Momentan liegen keine Erfahrungswerte für planare Wälzführungen vor. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Verhältnis aus Anzahl tragender Kugeln zur Gesamtanzahl der Kugeln (Traganteil) in der planaren Wälzführung. Es werden Möglichkeiten zur Verbesserung des Traganteils durch eine Sortierung der Kugeln untersucht. Für eine experimentelle Untersuchung des Traganteils werden systematisch die wesentlichen Punkte des Versuchsaufbaus spezifiziert, wie z. B. Messsysteme, Abstufung der Zusatzmassen. Abschätzungen zu Messabweichungen auf das Messergebnis werden aufgezeigt. Eine Messabweichung stellt die Durchbiegung des Läufers unter der Änderung der Normalbelastung dar. Abschließend wird eine Versuchsstrategie zur experimentellen Untersuchung, hinsichtlich der Anzahl und der Anordnung der Kugeln im Messaufbau, für die ersten Vorversuche vorgestellt.



Khajavikhan, Mercedeh; John, Kerstin; Leger, James R.
Experimental measurements of supermodes in superposition architectures for coherent laser beam combining. - In: IEEE journal of quantum electronics : a publication of the IEEE Lasers and Electro-Optics Society.. - New York, NY : IEEE, Bd. 46 (2010), 8, S. 1221-1231

http://dx.doi.org/10.1109/JQE.2010.2045344
Stegmann, Daniel;
Konzipierung eines Werkzeugmagazinkonzeptes für eine Produktionsmaschine. - 215 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Konzeption eines Werkzeugmagazin-/Werkzeugwechsler-Konzepts für eine Fräsmaschine mit dem Ziel, die Nebenzeiten der Maschine gering zu halten und eine Span-zu-Span-Zeit von maximal drei Sekunden (Wunsch: zwei Sekunden) zu erreichen. Für ein breites Bearbeitungsspektrum beinhaltet die Maschine ein Werkzeugmagazin mit mindestens 30 Werkzeugen mit einem Werkzeughalter vom Typ HSK-A63. - Durch Variation von Werkzeugmagazin und Werkzeugwechsler und die Festlegung wesentlicher Randwerte erwies sich das Konzept eines Doppelgreifer-Werkzeugwechslers, der mit dem Werkzeugmagazin am Y-Schlitten der Fräsmaschine angebracht ist, als optimal und wurde weiter konkretisiert. Der Doppelgreifer wird mit einem zusätzlichen Motor über eine Kurventrommel und weitere Kurvengetriebe angetrieben. Eine unabhängige Montage des Werkzeugwechslers/Werkzeugmagazins bezüglich der Fräsmaschine ist möglich. - Die Berechnung der benötigten Momente und Leistungen, sowie der bei der Wechsel-Bewegung vorhandenen Belastungen der Koppelstellen bilden, in einem Gestaltforderungsplan zusammengefasst, die Grundlage für eine vollständige Konstruktion und Simulation des Werkzeugmagazins/Werkzeugwechslers. - Die Arbeit beinhaltet die konstruktiven Entwicklungsschritte des Werkzeugmagazins/-wechslers von der Aufgabenpräzisierung über die Werkzeugmagazin-/Werkzeugwechslervariation und das Aufstellen, Bewerten, sowie die Auswahl des optimalen Prinzips bis zum Gestaltforderungsplan mit Dimensionierungsrechnungen zu Leistungen und Belastungen.



Berg, Marius; Bernau, René; Erbe, Torsten; Bode, Kay; Theska, René
Primary shaping of smooth and level guideway planes for high precision applications. - In: . - Bedford : Euspen, (2010), S. 279-282

Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Theska, René; Wagner, Alexander; Lepikson, Herman Augusto; Weingarrtner, Walter Lindolfo
Alternative concepts for high precision bearings in torque standard machines. - In: . - Bedford : Euspen, (2010), S. 474-477

Wagner, Alexander; Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Theska, René; Lepikson, Herman Augusto; Weingaertner, Walter Lindolfo
Solution principles for the metrology of very small torques with minimized relative uncertainty. - In: . - Bedford : Euspen, (2010), S. 470-473

Heyne, Marko; Kowallik, Thomas; Erbe, Torsten; Theska, René
Measurement of the percentage contact area of high precision planar ball guideways. - In: . - Bedford : Euspen, (2010), S. 445-448

Selva Ginani, Luciano; Theska, René
Investigation of opto-mechanical scanning systems with the use of a ray-tracing tool. - In: . - Bedford : Euspen, (2010), S. 148-151

Knörnschild, Christian;
Entwicklung eines Modulkonzeptes für Abformlehren und Formteile für Betongestelle der Präzisionstechnik. - 101 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

Die in diesem Bericht aufgeführten Arbeiten beziehen sich auf Gestellsysteme für Testgeräte der Firma Tetra GmbH. Zunächst erfolgt eine Einführung in Gestellsysteme, verwendete Werkstoffe, Bauformen und die Technik des Gießens von Betongestellen. Daraufhin wird die Abformmasse charakterisiert und die Eigenschaften von selbstverdichtendem Beton werden aufgeführt. Es werden Oberflächenschutzsysteme für Beton systematisiert, erprobt und nach verschiedenen Kriterien bewertet. Die bei der Tetra GmbH bestehenden Gestellsysteme werden hinsichtlich verschiedener Gesichtspunkte analysiert. Darauf folgt eine Neukonstruktion eines Untergestells für Testgeräte der Tetra GmbH aus selbstverdichtendem Beton sowie die zugehörige Schalung in Modulbauweise. Die Schalung wird erprobt und die Konstruktion des Untergestells überarbeitet.



Grinevich, Dimitry;
Analyse und Optimierung der Kontur von Festkörpergelenken im Hinblick auf das Spannungs-/Verformungsverhaltenund die Drehachsenverlagerung. - 87 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2010

Gegenstand dieser Arbeit ist die Aussparungskontur eines Festkörpergelenkes und deren Einfluss auf das Spannungs-Auslenkungsverhältnis sowie die Verschiebung der Drehachse bei Auslenkung. Hierfür werden zunächst die wesentlichen Begriffe und Randbedingungen definiert und anschließend analytische und numerische Ansätze zur Optimierung der Kontur untersucht sowie umgesetzt. Ausgangspunkt hierfür bildet die Beschreibung der Kurvenkontur mit einer Polynomfunktion. - Im Rahmen der Arbeit werden die Koeffizienten der Polynomfunktion variiert und unter Zugrundelegung verschiedener Kriterien optimale Konturkurven mithilfe mathematischer Optimierungsstrategien bestimmt. Hierbei wurde auch der Einfluss der programmseitigen Parameter des Optimierungsverfahrens untersucht. Zur Reduzierung der Lösungsmenge der erhaltenen Kurven werden anwendungsbezogene Kriterien genutzt. Die Ergebnisse werden anschließend mit einem FEM-Modell abgeglichen. Der Einfluss der Konturgeometrie und die Möglichkeit, das Spannungs-Auslenkungsverhältnis sowie die Verschiebung der Drehachse bei Auslenkung beeinflussen zu können, werden aufgezeigt.



Assing, Martin;
Konstruktion und Aufbau von Funktionsgruppen eines Tribotesters zur Simulation der Verhältnisse in Kolbenmaschinen . - 104 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010

In dieser Arbeit steht ein Testsystem zur Simulation von Kolbenreibung im Mittelpunkt. Dies soll das bestehende Produktspektrum für Tribologisches Testequipment der Firma Tetra GmbH erweitern. Der Ansatz ist dabei, anstatt an einer geschlossenen Zylinderlaufbuchse, den Reibkontakt an mehreren Laufbuchsenausschnitten herzustellen. Dies erlaubt die Veränderung der wirkenden Normalkraft. Die wichtigsten Anforderungen an das Gerät werden abgeleitet und in Form einer Anforderungsliste zusammengefasst. Darauf aufbauend werden systematisch Lösungsansätze erarbeitet aus denen, durch Vergleich und Bewertung, ein optimales Gerätekonzept festgelegt wird. Dabei stehen die Baugruppen zur Normalkrafteinprägung, zur Kraftmessung sowie zur Einleitung der Relativbewegung im Fokus. Anschließend werden diese Baugruppen konstruktiv neugestaltet und fertigungsgerecht dokumentiert.



Heyne, Marko; Erbe, Torsten; Theska, René
Concept of high precision ball quideway with three DOFs. - In: Mechanika. - Kaunas : Technologija, (2010), S. 176-181

Bernau, René; Erbe, Torsten; Berg, Marius; Theska, René
Concrete - an alternative material for machine-frames. - In: Mechanika. - Kaunas : Technologija, (2010), S. 64-69

Berg, Marius;
Untersuchung zur Realisierung von Führungsflächen auf hydraulisch gebundenem Beton durch Abformen und Eingießen. - 117 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010

Nach aktuellem Stand der Technik wird für hoch ebene Führungsbahnen und Funktionsflächen für Luftlagerapplikationen vorwiegend Naturhartgestein (Granit) eingesetzt. Bauteile aus Granit weisen eine hohe Langzeitgeometriekonstanz sowie für die Präzisionstechnik günstige thermische und mechanische Eigenschaften auf. Nachteilig sind die hohen Material- und Bearbeitungskosten, verursacht durch teilweise schlechte Verfügbarkeit und Härte des Materials. - Durch die stetige Weiterentwicklung von hydraulisch gebundenem Beton kann dieser heutzutage mit vergleichbaren Materialeigenschaften wie Granit hergestellt werden. Bei deutlich geringeren Material- und Herstellungskosten ergibt sich mit diesem Werkstoff darüber hinaus die Möglichkeit komplexe, funktionsintegrierte Bauteile mit nahezu beliebiger Geometrie herzustellen. Dennoch findet Beton im Präzisionsmaschinenbau aktuell lediglich für Maschinenbetten und -fundamente Verwendung. - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Grundlagenuntersuchungen zur Realisierung von hoch ebenen Führungsflächen auf einem Betongrundkörper. Es wurden Verfahrensvarianten systematisiert um genannte Flächen ohne nachträgliche Bearbeitung, durch die Verwendung spezieller Abformlehren direkt in der Betonoberfläche zu schaffen. Weitere Untersuchungen befassen sich mit Möglichkeiten hoch ebene Einlegeteile in einem Betongrundkörper zu integrieren. Hierzu wurden zahlreiche Haftverbunduntersuchungen durchgeführt. - Unter Verwendung von Präzisionsabformlehren wurden Betonoberflächen abgeformt deren Rauheitswerte den Betrieb von aerostatischen Führungselementen erlauben. An 1.5 Meter langen Führungsbahnen wurden die Auswirkungen des Schwindens von Betons sowie der Einfluss eingebetteter Elemente auf die Geradheit der Führungsbahn untersucht.



Berg, Marius; Erbe, Torsten; Bernau, René; Bode, K.; Dimmig-Osburg, Andrea; Theska, René
Realisierung von aerostatischen Führungsflächen auf hydraulisch gebundenem Beton durch Urformen. - In: Thüringer Werkstofftag 2010 : Technische Universität Ilmenau, 24. März 2010 ; wissenschaftliche Beiträge.. - Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, (2010), S. 200

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15197
Bernau, René;
Grundgestell aus hydraulisch gebundenem Beton mit abgeformten Führungsflächen für aerostatische Führungen. - Online-Ressource (PDF-Datei: 134 S., 16,28 MB). Ilmenau : Techn. Univ., Bachelorarbeit, 2010

Naturhartgestein (Granit) wird vorwiegend für hochpräzise Führungsbahnen und Funktionsflächen für Luftlager Applikationen eingesetzt. Diese Oberflächen werden häufig für hochpräzise Positioniersysteme, wie Koordinatenmessmaschinen, verwendet. Die Materialeigenschaften von Naturhartgestein sind besser als die von Stahlguss oder Gusseisen, aufgrund der guten thermischen und mechanischen Langzeitstabilität. Der größte Nachteil von Naturhartgestein ist dessen schlechte Bearbeitbarkeit sowie die hohen Material- und Maschinenkosten, verursacht durch die Verfügbarkeit und Härte des Materials. Heutzutage kann Beton als eine Alternative zu Naturhartgestein gesehen werden, da dieser mit vergleichbaren Materialkennwerten durch Urformen geschaffen werden kann. Neben verschiedenen Vorzügen ist der ausschlaggebende Vorteil gegenüber Naturhartgestein dessen geringen Kosten. In der Feinmechanik wird Beton allerdings nur als Maschinenfundament und Supportvolumen für Naturhartgesteinplatten mit Führungsbahnen eingesetzt. - Die Ursache hierfür ist die Schwierigkeit zur Schaffung von glatten und eben Flächen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Technologie zum Urformen von glatten und für Luftlagerelemente annehmbare Führungsbahnen entwickelt. Die Untersuchungen zeigten, dass durch den Einsatz eines speziellen Betons (SVB) das Präzisionsabformen von Beton außergewöhnlich gut ist. Ohne Nachbearbeitung (wie Schleifen) konnten Funktionsflächen mit einer Rauheit (Ra) unter 0,2 [my]m geschaffen werden, was bedeutsam besser als die Anforderungen der Hersteller von Luftlagerelementen ist (Ra=0,4 [my]m).


http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=15395

Latyev, Svjatoslav M.; Smirnov, Aleksej P.; Voronin, Andrey A.; Padun, Boris S.; Yablochnikov, E. I.; Frolov, Dmitry N.; Tabachkov, Alexey G.; Theska, René; Zocher, Klaus-Peter
The concept of an automatic assembly line for microscope objectives, based on adaptive selection of their components. - In: Journal of optical technology. - Washington, DC : OSA, ISSN 10709762, Bd. 76 (2009), 7, S. 436-439

http://dx.doi.org/10.1364/JOT.76.000436
Erbe, Torsten; Frank, Astrid; Theska, René
Evaluation and choice of heterogeneous systems at function topology level. - In: Design has never been this cool. - [Glasgow] : Design Society, ISBN 978-1-904670-16-2, 2009, T1-SE2, S. 5-305-5-312

Ullmann, Vinzenz;
Entwicklung einer motorischen Hilfsfassung zur Ionenstrahlbearbeitung kleiner Linsen. - 82 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Das vorliegende Dokument enthält Informationen zum Aufbau und der Funktionsweise einer motorischen Hilfsfassung für die Carl Zeiss AG und zur Ionenstrahlbearbeitung kleiner Linsen. Des Weiteren sind die Aufgabenpräzisierung, die Konstruktion und die Funktionsnachweise erarbeitet und in dieser wissenschaftlichen Arbeit dokumentiert. Mit der motorischen Hilfsfassung ist es möglich, Linsen kleinen Durchmessers zu fassen und mittels Ionenstrahl zu bearbeiten.



Kowallik, Thomas;
Konzeption eines Messstandes zur Untersuchung einer planaren Wälzführung. - 105 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In der Präzisionsbearbeitung und Präzisionsmesstechnik werden in zunehmendem Maße vakuumtaugliche Führungen benötigt. Planare Wälzführungen stellen eine mögliche vakuumtaugliche Alternative für die in planaren Positioniersystemen verwendeten aerostatischen Führungen in Aussicht. Da bislang keine Erfahrungen vorliegen, sollen die Eigenschaften planarer Wälzführungen durch experimentelle Untersuchungen qualifiziert werden. Zu diesem Zweck ist ein Messstand zu konzipieren. In ersten Versuchsreihen sollen der Anteil der tragenden Kugeln und die Verkippung untersucht werden. Zur Erfassung der gesuchten Größen wurde eine systematische Prinzipfindung durchgeführt und die durch den Messstand zu erfüllenden Funktionen analysiert. Über die Messung der Steifigkeitskennlinie der Führung, welche aus der Hertz'schen Theorie abgeleitet wurde, ist die Anzahl der tragenden Kugeln ermittelbar. Die mechanischen Funktionen des Messstandes wurden konkretisiert und gemeinsam mit dem Messaufbau in ein Gesamtkonzept integriert.



Ahmadi, Seyed Ali Reza;
Entwicklung einer Fixierhilfe für die Augenhintergrunduntersuchung. - 95 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Im Rahmen der Arbeit wurde eine Fixierhilfe für eine mit infraroten Licht arbeitende non-mydriatische Kamera entwickelt. Hierfür wurden verschiedene Möglichkeiten untersucht, eine geeignete Variante ausgewählt und konstruktiv umgesetzt. Die ausgewählte Lösung wurde gefertigt und seine Funktionalität simulativ und in einem Versuchaufbau getestet.



Griebel, Stefan; Böhm, Valter; Erbe, Torsten; Zentner, Lena
Vom Schneckententakel zum nachgiebigen Aktuator. - In: Bionik: Patente aus der Natur. - Bremen : Bionik-Innovations-Centrum, ISBN 978-3-00-027193-9, (2009), S. 247-252

Einleitung - Ein Blick in die Natur führte zu der Entwicklung eines neuen nachgiebigen, pneumatisch angetriebenen Aktuators. Hierfür wurde die Bewegung der Tentakel von der Weinbergschnecke (helix pomatia L.) untersucht und die Vorteile der biologischen Struktur analysiert. Auffällig ist der enorme teleskopartige Hub der Tentakel bei gleichzeitig geringem Durchmesser. Des Weiteren sind unter anderem der Schutz der empfindlichen Sinneszellen am Ende der Tentakel sowie eine planare Oberfläche im eingezogen Zustand der Tentakel zu nennen. Die Schnecke als Ganzes kann hierbei als ein geschlossenes fluidisches System betrachtet werden. Material und Methoden - Als erstes wurde vom biologischen Objekt ein einfaches geometrisches Parametermodell abgeleitet. Danach wurde die Finite Elemente Methode angewendet, (Ansys ®) mit der die Verschiebung des Strukturzentrums (Hub) in Abhängigkeit der aufgebrachten inneren Druckbelastung untersucht wurde. Als Material wurde Silikongummi (Elastosil ®) verwendet, welches innerhalb der Simulation mit Hilfe des hyperelastischen Materialgesetzes von Yeoh (3. Ordnung) abgebildet wurde. Die Silikonparameter wurden über uniaxiale Zugversuche ermittelt. Ergebnisse und Diskussion - Bei Variierung der geometrischen Modellparameter ist es möglich, kontinuierliche Bewegungsbahnen des Strukturzentrums oder Bewegungen mit einem oder mehreren (gestuften) Durchschlagphänomenen zu erzeugen. Hierbei ist mono- oder bistabiles Verhalten möglich. Zum Einstellen der Bewegung des Strukturzentrums wird das geometrische Verhältnis zwischen Radius und Dicke herangezogen. Anschließend wurden verschiedene Demonstratoren gefertigt, deren Bewegungsbahnen experimentell untersucht wurden. Der Vergleich der simulierten Bewegungsbahndaten mit den Daten der realen Struktur führte zu guter qualitativer und einer akzeptablen quantitativen Übereinstimmung. Zusammenfassung - Der entwickelte nachgiebige Mechanismus hat ein viel versprechendes Potential bei der Sensorpositionierung. Weitere Anwendungen in der Medizintechnik erwachsen aus der Verwendung von nachgiebigen und zugleich biokompatiblen Materialen.



Engelhardt, Matthias;
Linearführungen in Zoomobjektiven. - 61 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In Zoomobjektiven werden optische Baugruppen entlang der optischen Achse relativ zueinander verschoben. Dabei sind nur geringe Quer- und Winkelabweichungen zulässig. Die Bewegung muss spiel- und ruckfrei verlaufen. Ein selbstständiges Verändern der vorgenommenen Einstellung durch Wirkung des Eigengewichts soll vermieden werden. Darüber hinaus sind weitere Anforderungen gemäß Lastenheft zu erfüllen. - Ausgehend von einer Analyse der vorhandenen Führung optischer Baugruppen in Objektiven werden in der Arbeit alternative Lösungsansätze unter Verwendung von marktgängigen Linearführungen entwickelt. Zur messtechnischen Überprüfung der Funktionsfähigkeit der gefundenen Lösungen wird ein Versuchsstand konstruiert, sowie ein Versuchsplan erstellt.



Seeland, Tobias;
Passive Athermalisierung von breitbandigen Hochleistungsobjektiven. - 78 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Gestiegene Anforderungen an die thermische Stabilität der Abbildungseigenschaften von breitbandigen Hochleistungsobjektiven erfordern die Kompensation von thermisch induzierten Verlagerungen von optischen Baugruppen entlang der optischen Achse. Gegenstand der Arbeit ist die Konzeption, Konstruktion und experimentelle Erprobung einer solchen Kompensationseinrichtung zur Verschiebung einer Linse oder Linsengruppe entlang der optischen Achse ohne zusätzlichen Energieeintrag. Die Lösung erfüllt alle Anforderungen bezüglich der vorgegebenen Leistungsdaten im Arbeitsbereich, der Belastungen durch Transport, Lagerung und Nutzung und der Einschränkungen in Bezug auf Bauraum und Materialwahl.



Heerwagen, Marco;
Anschlagfreie Spiegelschwenkeinrichtung. - 70 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Umkonstruktion einer Spiegelbewegungseinrichtung innerhalb einer Funduskamera. Auftraggeber dieser Arbeit ist die Carl Zeiss Meditec AG. Das Anschlagverhalten der Bewegungseinrichtung soll so verändert werden, dass bisher aufgetretene Geräusche und resultierende Kräfte deutlich reduziert werden können. Hierzu wurden zwei Wege verfolgt. Die erste Frage war, ob man die Anschlageffekte durch Optimierung der Baugruppe ausreichend reduzieren kann. Andererseits wird untersucht, ob es eine anschlagfreie Ausführung einer Spiegelbewegungseinrichtung unter den vorgegebnen Randbedingungen geben kann. Die Optimierung zielte speziell darauf ab, die Energiezufuhr im Verlauf der Bewegung so umzuverteilen, dass die Anschlagenergie deutlich sinkt. Die anschlagfreie Variante wird mittels rechnergestützten Dynamikanalysen zuerst auf Realisierbarkeit untersucht und später mit deren Hilfe dimensioniert. Daraus wird ein Versuchsaufbau abgeleitet. Die Optimierungsversuche ergaben keine ausreichenden Verringerungen der Anschlageffekte. Die Simulationen zeigten, dass eine anschlagfreie Spiegelbewegungseinrichtung realisiert werden kann, das 3D-Modell eines Versuchsaufbaus wurde erstellt und der Aufbau in Auftrag gegeben. Eine Überprüfung der Simulation war auf Grund des bis zur Abgabe nicht fertiggestellten Versuchsaufbaus nicht möglich.



Erbe, Torsten; Frank, Astrid; Spiller, Frank; Theska, René
Strukturauswahl von Positioniersystemen durch Betrachtung der Funktionstopologie. - Online-Ressource (PDF-Datei: 8 S., 324,8 KB). - Publ. entstand im Rahmen der Veranst.: Mechatronik 2009: Komplexität beherrschen, Methoden und Lösungen aus der Praxis für die Praxis; Wiesloch bei Heidelberg, 12. und 13. Mai 2009

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=13145
Holle, Maik;
Konzeption eines planaren Positioniersystems auf Basis von rotatorischen Antrieben. - 158 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In der hochpräzisen Mess- und Positioniertechnik ist es zunehmend notwendig Relativbewegungen zwischen einem Wirkelement und Objekt über große Wege in mehreren Achsen zu erzeugen und die Führungsabweichungen kleinstmöglich zu halten. Bisherige planare Positioniersysteme verwenden elektromagnetische, lineare Direktantriebe für die Bewegung eines luftgeführten Läufers und ermöglichen Bewegungsbereiche von bis zu 250 x 250 mm2 bei einem Bahnfehler von <1 [my]m. Aufgrund verschiedener Ursachen sind diese Systeme nicht auf Verfahrbereiche von 600 x 600 bis 1000 x 1000 mm2 skalierbar, welche gefordert werden. - Im Rahmen von Voruntersuchungen wurden verschiedene kinematische Strukturen für ein x y Positioniersystem als viel versprechend identifiziert. Eine dieser Strukturen ist ein 3R System mit drei zu einander versetzten Drehachsen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Struktur hinsichtlich Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie resultierenden Kräften und Momenten analysiert. Mit Hilfe dieser Ergebnisse wurden geeignete Antriebs-, Führungs- und Messsysteme sowie deren Anordnung ausgewählt. Abschließend wurde das entwickelte planare Positioniersystem bezüglich minimalen Bauraums, Abweichungen, Verlustleistungen und maximaler Skalierbarkeit hin optimiert.



Kießhauer, Axel;
Entwicklung, Konstruktion und Erprobung eines Autofokussystems für ein Projektionsmodul. - 92 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Miniaturprojektoren sind in der Lage hohe Bildgrößen trotz kompakter Gerätemaße darzustellen. Da diese Geräte handgeführt benutzt werden können, ist die Bildweite nicht konstant. Weiterhin sind, bedingt durch die geringe Helligkeit, die Bildweiten relativ klein und das Öffnungsverhältnis der Projektionsoptik relativ groß, sodass der Schärfentiefebereich sehr klein ist. Zur Entlastung des Nutzers wird ein System benötigt, welches die permanente Anpassung der Gegenstands- an die Bildweite, den Fokussiervorgang, automatisch durchführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dazu eine massenproduktionstaugliche Gesamtlösung dieses Systems erstellt. Dazu wurden sowohl die spezifischen Eigenschaften der bisherigen Sensorsysteme als auch ein neues Messprinzip zur Ermittlung der notwendigen Gegenstandsweite untersucht. Weiterhin wurden mögliche Antriebssysteme ausgewählt, hinsichtlich ihrer Eigenschaften verglichen und bezüglich der Anforderungen bewertet.



Fuß, Thomas;
Konzeption eines planaren Positioniersystems auf Basis von zwei rotatorischen und einem linearen Antrieben. - 139 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2009

In der hochpräzisen Mess- und Positioniertechnik ist es zunehmend notwendig Relativbewegungen zwischen einem Wirkelement und Objekt über große Wege in mehreren Achsen zu erzeugen und die Führungsabweichungen kleinstmöglich zu halten. Bisherige planare Positioniersysteme verwenden elektromagnetische lineare Direktantriebe für die Bewegung eines luftgeführten Läufers und ermöglichen Bewegungsbereiche von bis zu 250x250mm2 bei einem Bahnfehler von <1[my]m. Aufgrund verschiedener Ursachen sind diese Systeme nicht auf Verfahrbereiche von 600x600-1000x1000mm2 skalierbar, welche gefordert werden. Im Rahmen von Voruntersuchungen wurden verschiedene kinematische Strukturen für ein x-y-Positioniersystem als vielversprechend identifiziert. Eine dieser Strukturen ist eine RLR-Kinematik mit einem Linearantrieb zwischen zwei Drehachsen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Struktur hinsichtlich Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie resultierenden Kräften und Momenten analysiert. Mit Hilfe dieser Ergebnisse wurden geeignete Antriebs-, Führungs- und Messsysteme sowie deren Anordnung ausgewählt. Abschließend wurde das entwickelte planare Positioniersystem bezüglich minimalen Bauraums, Abweichungen, Verlustleistungen und maximaler Skalierbarkeit hin optimiert.



Höppner, Hannes;
Entwicklung und Erprobung eines Messkopfes zur Messung von Bohrungen. - 113 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Ziel der Diplomarbeit ist die Entwicklung und Erprobung eines Messkopfes zur Messung von Bohrungen, mit dem Aussagen über die Rundheit, den Durchmesser, die Achslage und die Form einer Bohrung mit einer Reproduzierbarkeit kleiner 1 æm möglich sind. Hierzu wurde in einem ersten Schritt eine intensive Internet-, Literatur- und Patentrecherche zu Möglichkeiten der Bohrungsmessung durchgeführt. Für die Messung von Bohrungen konnten dabei die folgenden wesentlichen Messprinzipien gefunden werden, mit denen prinzipiell eine Aussage über die gewünschten Qualitätsmerkmale möglich ist: die taktilen Messverfahren, die Verfahren unter Ausnutzung von elektrischen und magnetische Feldern, die Verfahren unter Ausnutzung von elektromagnetischen Wellen und die Verfahren unter Ausnutzung von Strömungsmedien. Im Anschluss an diese Recherchen zum Stand der Technik wurde eine Bewertung der Messprinzipien durchgeführt, wobei sich herausgestellt hat, dass mit der pneumatischen Längenmesstechnik das optimale Messprinzip zur Lösung der Aufgabenstellung gegeben ist. In einem nächsten Schritt wurden Prinzipien zur kinematischen Struktur und zu einer Eigenfehlermessung zur Umsetzung des Messprinzips in einem Versuchsstand über die Anwendung einer kombinatorischen Lösungsfindung herauskristallisiert. Mit den gefundenen Prinzipien konnte so die Konstruktion eines Versuchsaufbaus mit sich anschließender, ausführlicher Betrachtung der Fehlereinflussmöglichkeiten erfolgen. Nach Fertigstellung des Versuchsaufbaus konnte in ersten Messungen der Charakter der Abhängigkeit zwischen Spaltabstand und Staudruck nachgewiesen werden. Die sich anschließenden Reproduzierbarkeits- und Prozessfähigkeitsmessungen ohne Verschiebung des Messobjekts haben gezeigt, dass der Messprozess für die Ermittlung der Merkmale Rundheit, Durchmesser und Mittelpunktlage stets fähig und für eine empirische Standardabweichung kleiner 0,2 æm reproduzierbar ist, womit die Funktionsfähigkeit des Messprinzips zur Lösung der Aufgabenstellung nachgewiesen werden konnte. Weiterhin wurden Untersuchungen zur exzentrischen Lage zwischen Messmittel und Messobjekt durchgeführt, um den Einfluss dieser auf das Messergebnis zu erfassen. Hierbei konnte ein Temperatureinfluss herauskristallisiert werden.



Heyne, Marko;
Entwicklung einer vakuumtauglichen Wälzführung für planare Positionieraufgaben mit großem Verfahrbereich. - 99 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die Arbeit hat die theoretischen Untersuchungen zu einer vakuumtauglichen Wälzführung für den Einsatz in einem planaren Positioniersystem zum Inhalt. Vakuumbedingungen werden für die Fertigungsprozesse der Halbleiterindustrie und für die Reduzierung der Störeinflüsse auf die Messergebnisse benötigt. Das planare Positioniersystem basiert auf einem elektromagnetischen Direktantrieb. Daher werden die Werkstoffe für den Einsatz in einer Vakuumumgebung, unter starken elektromagnetischen Feldern und einer Wälzbeanspruchung gewählt. Die planare Wälzführung besteht aus zwei Funktionsflächen mit dazwischen angeordneten Kugeln. Ein Flachkäfig fasst die Kugeln. Hinweise zur Gestaltung des Flachkäfigs und des Läufers werden dargelegt. Theoretische Untersuchungen zur Wahl des optimalen Kugeldurchmessers und dem Anteil tragender Kugeln zur Gesamtanzahl der Kugeln werden durchgeführt. Zur Reduzierung der hohen auftretenden Hertz'schen Flächenpressung wird eine Gewichtsentlastung des Läufers und Kugel aus unterschiedlichen Werkstoffen betrachtet. Verschiedene Konzepte zum Aufbau eines Versuchsstandes zur Weiterentwicklung der Wälzführung werden vorgestellt.



Keil, Thomas;
Entwicklung eines Systems zum vollautomatischen Endeffektorwechsel für das Handling-System einer Elektronenstrahl-Lithographieanlage. - 152 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption eines Systems, welches einen vollautomatischen Endeffektorwechsel in einem Halbleiter-EFEM realisiert. Dabei wurden die mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen Roboter und Endeffektor, die Lagerung ungenutzter Endeffektoren, ein Sicherheitskonzept für das Wechselsystem sowie eine Testumgebung bearbeitet. Für das System wurde ein Wechselverfahren konzipiert und ein optimales Wechselprinzip abgeleitet. Die Schnittstelle zwischen Roboter und Endeffektor wurde bezüglich des Aufbaus, der Art und Lage der Koppelelemente, notwendiger Aktorik und Sensorik, der Übertragung elektrischer Signale sowie Justierung präzisiert. Für die Lagerung der Endeffektoren wurde ein Konzept für ein geeignetes Magazin erstellt. Das Konzept beinhaltet die Festlegung des Aufbaus und der Anordnung des Magazins im EFEM sowie die Erarbeitung einer Schnittstelle zum EEF. Die erarbeiteten Verfahrensschritte des Endeffektor-Wechselsystems wurden bezüglich der Abläufe und Verfahren präzisiert und unter Berücksichtigung der erarbeiteten Aktorik und Sensorik zu komplexen Prozessen mit hoher Systemsicherheit zusammengestellt. Für die Inbetriebnahme und Testphase des Wechselsystems wurde eine Testumgebung erarbeitet. Diese beinhaltet Festlegungen und Empfehlungen für Testinhalte, Testabläufe und verwendete Funktionselemente sowie Messmittel.



Król, József; Erbe, Torsten; Ströhla, Tom; Theska, René
A novel function-structure-approach exemplified by selection of gearless drives. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), S. 4
. - Online-Ressource (PDF-Datei: 286 KB).
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18317
Hackel, Tobias; Frank, Thomas; Lotz, Markus
Vertical nanopositioning of heavy mirrors. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.
. - Online-Ressource (PDF-Datei: 456,7 KB).
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18240
Latyev, Svjatoslav; Jablotschnikow, E. I.; Padun, Boris S.; Frolov, Dmitry N.; Tabatschkov, Alexey G.; Theska, René; Zocher, Klaus-Peter
Laboratory for automated assembly of microscope lenses. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 4 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18769
Sondermann, Mario; Theska, René
Microscope objectives for semiconductor metrology: technology driver for the mounting technology of optical high performance systems with small diameters. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 5 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18222
Gembus, Christian; Lotz, Markus; Silva, Emilio Carlos Nelli; Theska, René
Topology optimization of a tetrahedron mirror for a high-precision measuring and positioning machine. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 9 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18153
Erbe, Torsten; Król, József; Theska, René
Design guidelines for mineral casting as a material for base-frames of precision-machines. - In: Prospects in mechanical engineering : proceedings ; 53. IWK, Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, 8 - 12 September 2008.. - Ilmenau : Verl. ISLE, (2008), insges. 2 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=18144
Sarnow, Nicky;
Konstruktion eines Messaufbaus für die Vermessung von geometrischen Abweichungen an ebenen Führungen. - 96 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messsystem zur hochpräzisen Ebenheitsmessung von Führungsbahnen und Führungsflächen (250 mm x 250 mm) entwickelt. Hierfür wurde der Stand der Technik aufgezeigt, ein neuartiges Prinzip entwickelt und praktische Messungen zum Test des Prinzips durchgeführt. Das Messsystem erlaubt die Ermittlung der Höhenbewegung und Verkippung (Nickwinkel, Gierwinkel) eines sich bewegenden geführten Objektes. Auf Grundlage dieser Informationen kann auf das Führungsflächenprofil der Führungsfläche geschlossen werden. Als Messmittel werden für die Höhenmessung ein Zweistrahl-Interferometer und für die Winkelmessung ein Autokollimationsfernrohr verwendet. Dadurch kann eine Messauflösung der Höhenbewegung von bis zu 5 nm und der Winkelmessung von bis zu 0,0005" erreicht werden. Das entwickelte Konzept der Höhenmessung wurde durch ein Patent geschützt. Es ist ein detaillierter Messablauf aufgeführt, wodurch eine Relation aller Messpunkte der Führungsfläche zu einem Bezugspunkt der Messung entsteht. Verschiedene Messanordnungen zeigen die Möglichkeiten einer haltautomatischen, als auch vollautomatischen Vermessung der Führungsfläche. Der optimale Messaufbau ist in einem erweiterten technischen Prinzip zusammengefasst, welches präzisierte Informationen zu dem Gesamtmesssystem beinhaltet.



Erbe, Torsten; Król, József; Ströhla, Tom; Theska, René
Selection of precision actuators by novel function-structure-correspondences. - Online-Ressource (PDF-Datei: 4 S., 336,6 KB). - Druckausg.: Proceedings of: the twenty-third annual meeting of the American Society for Precision Engineering and the Twelfth ICPE : October 19 - 24, 2008, Marriott Portland Downtown Waterfront Hotel, Portland, Oregon. - Raleigh, NC : ASPE, 2008. - ISBN 978-1-88770-647-6, S. 288-291

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=11938
Erbe, Torsten; Król, József; Theska, René
Mineral casting as material for machine base-frames of precision machines. - Online-Ressource (PDF-Datei: 4 S., 362,5 KB). - Druckausg.: Proceedings of: the twenty-third annual meeting of the American Society for Precision Engineering and the Twelfth ICPE : October 19 - 24, 2008, Marriott Portland Downtown Waterfront Hotel, Portland, Oregon. - Raleigh, NC : ASPE, 2008. - ISBN 978-1-88770-647-6, S. 292-295

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=11928
Latyev, Svjatoslav M.; Jablotschnikow, E. I.; Padun, Boris S.; Frolov, Dmitry N.; Tabatschkov, Alexey G.; Theska, Rene; Zocher, Klaus-Peter
Laborarory for automated assembly of microscope lenses. - In: Prospects in mechanical engineering. - Ilmenau : Verl. ISLE, ISBN 978-3-938843-37-6, (2008), S. 247-250

Bitencourt, Antonio Carlos Peixoto; Theska, Rene; Weingaertner, Walter Lindolfo; Stoeterau, Rodrigo Lima; Lepikson, Herman Augusto
Solutions principles for small torque standard machine. - In: Prospects in mechanical engineering. - Ilmenau : Verl. ISLE, ISBN 978-3-938843-37-6, (2008), S. 235-236

Xu, Wanli;
Konstruktion eines Messstandes zur Kalibierung von Flächenmaßverkörperungen. - 110 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Die Entwicklung eines Positioniersystems fordert eine stetige Erhöhung der Positioniergenauigkeit, die von der auf diesem System eingesetzten Maßverkörperung abhängt. Ziel dieser Arbeit war die Konzeption eines Messstandes, der die Vermessung von Maßverkörperungen mit den Abmessungen von 250 mm×250 mm mit einer Restunsicherheit < 0,1 [my]m erlaubt. Zur Untersuchung der Messbarkeit der Fertigungsfehler auf der Maßverkörperung wurden die Fertigungsverfahren und die dabei auftretenden Fehler zunächst untersucht und dabei ihre Einflüsse auf die Messsignale berücksichtigt. Das Messprinzip des zu konzipierenden Messstandes basiert auf dem Prinzip des Längenkomparators. Nach dem Vergleich der Längenmessverfahren anhand des Messbereiches und der Messauflösung wurden die inkremental- und interferenzoptischen Messverfahren für diesen Messtand gewählt. Danach erfolgte die Analyse der verschiedenen Konzepte für diesen Messstand. Nach dem Vergleich wurde ein optimales Lösungskonzept ausgewählt. Weiterhin wurden die auftretenden Fehler des mechanischen und optischen Grundaufbaus und die systematischen Fehler der gewählten Messsysteme untersucht. Die Umweltbedingungen können die Messgenauigkeit des Messsystems besonders bei der Laserinterferometermessung stark beeinflussen. Abschließend wurde die Summe der Restunsicherheiten dieses Messstandes bestimmt.



Riehle, Alexander;
Fokussierhilfen für Funduskameras. - 100 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Diese Diplomarbeit beschäftigte sich mit Fokussierhilfen von mydriatischer Funduskamers. - Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Notwendigkeit einer Fokussierhilfe für den Betrieb solcher, mit Infrarotlicht arbeitenden, Funduskameras aufgezeigt. Auf Basis einer Analyse der Funktionselemente der Fokussierhilfe, hinsichtlich Optik und Mechanik, wurde eine Neukonstruktion durchgeführt. - Ziele waren dabei eine Reduzierung der Herstellungskosten und eine Vereinfachung des Aufbaus. - Als Ergebnis konnte eine, im Teileaufwand, deutlich minimierte Variante der Fokussierhilfe aufgezeigt werden mit einer Reduzierung der Herstellungskosten von mehr als die Hälfte.



Gembus, Christian;
Topologieoptimierung eines Tetraederspiegels für eine hochgenaue Mess- und Positioniermaschine. - 58 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Ein neues 3D Messkonzept der Nanomessmaschine NMM 1&hardcy; der Technischen Universität Ilmenau nutzt einen tetraedrischen Spiegelträger aus Zerodur® als Positioniertisch. Dabei reflektieren die mit Aluminium beschichteten Spiegelflächen die von raumfesten Messinterferometern gesendeten Laserstrahlen zur interferrometrischen Positionsbestimmung von Tisch mitsamt Objekt in Nanometerdimensionen. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Analyse, Simulation und Optimierung des Spiegelträgers. Dazu wurde die kommerzielle Finite-Elemente-Methode-Software ANSYS verwendet, um die statischen und dynamischen Eigenschaften des bestehenden Spiegeldesigns mit seiner 3-Punkt-Auflage mit Kugel-V-Nut-Paarungen unter dem Einfluss der Randbedingungen Gravitation und Beschleunigung durch Aktuatoren zu ermitteln. Als Optimierungswerkzeug wurde ein Topologieoptimierungsalgorithmus von Lopes (2005) in der Programmiersprache "ANSYS Parametric Design Language&hardcy; (APDL) genutzt. Dieser Algorithmus ist in der Lage, Optimierungsprobleme mit inerten Kräften zu lösen, indem er die Optimierungsmethode Optimality Criteria (OC), das Materialmodel Simple Isotropic Material with Penalization&hardcy; (SIMP) und die Kontinuitätsmethode zur Vermeidung lokaler Minima anwendet. Desweiteren wurde der Algorithmus an das bestehende Problem angepasst und durch Fertigungrichtlinien erweitert, welche Hinterschneidungen in der Materialverteilung verbieten. Der Sinn dieser Fertigungsrichtlinien besteht darin, die Nachbearbeitung der berechneten Materialverteilung im Hinblick der Erstellung eines fertigbaren Entwurfes zu vereinfachen, da die Möglichkeiten zur Bearbeitung von Zerodur® auf typische Prozesse der Glasbearbeitung sind. Dazu gehören z.B. das Herausbohren der Grobstruktur und die anschließende Bearbeitung mit CNC-Schleifmethoden. Die durch die Optimierung erhaltenen Designvorschläge mit und ohne Hinterschneidungen wurden zur Erstellung von CAD-Modellen in SolidWorks genutzt. Anschließend wurden die verschiedenen Spiegelträgervarianten erneut in ANSYS auf ihre Mindesteigenschaften hin analysiert. Dazu zählen die erreichte Massenreduzierung, die Eigenfrequenz, von-Mises-Spannungen und die Verformung der Spiegelfläche senkrecht zur Oberfläche. Abschließend wurden die Spiegelkonzepte einer Bewertung mit festgelegten Kriterien und Wichtungen unterzogen, um das beste Konzept zu ermitteln.



Rückwardt, Matthias;
Hohlwellen-Universaldrehgeber für die Schwerindustrie. - 101 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Ziel der gestellten Aufgabe war die Konstruktion eines Hohlwellen-Universaldrehgebers für die Schwerindustrie unter Weiterführung des Unit One-Prinzips. - Bei der Analyse der Aufgabenstellung wurden die sich für die Konstruktion ergebenden Teilfunktionen des UOH 6 abgeleitet sowie der Drehgeber FGH 6 und das Unit One-Prinzip der Firma Johannes Hübner vorgestellt. - Es wurde eine Markt- und Literaturrecherche zu verfügbaren Abtastkonzepten, den vorhandenen Mitbewerber und einsetzbaren Bauteilen durchgeführt, um den aktuellen Stand der Technik auf diesen Gebieten wiederzugeben. - Für die einzelnen Teilfunktionen des Hohlwellen-Universaldrehgebers wurden unterschiedliche Lösungsprinzipien erarbeitet und mittels wirtschaftlicher und technischer Kriterien bewertet. Die gefundenen Lösungsvarianten wurden zu einer Gesamtlösung kombiniert und konstruktiv in Form eines 3D-CAD Modells, eines Technischen Entwurfes und der zugehörigen Stückliste umgesetzt. Bei der Auswahl eines optimalen Funktionsprinzips und der anschließenden Gestaltung der Bauteile wurde neben der Entwicklung eines kostengünstigen Produkts besonderer Wert auf eine einfache Montage und Justage bei der Endfertigung des Drehgebers gelegt. - Der vorgestellte Entwurf repräsentiert eine optimale Lösung der Aufgabenstellung. Darüber hinaus kann der UOH 6 auch Ausgangsbasis für weitere Hohlwellendrehgeber sein, da aufbauend auf das Lagerkonzept leicht eine Variation der Abtastung vorgenommen werden kann. - Bei der Beschreibung der unterschiedlichen Lösungsvarianten wurden verschiedene Prinzipien vorgestellt, die im Rahmen der Diplomarbeit zwar keine Umsetzung fanden, jedoch als Anregungen für die Entwicklung weiterer Drehgeber dienen können.



Höhne, Günter; Theska, René; Brix, Torsten; Frank, Thomas; Lotz, Markus; Hackel, Tobias
Design and test of a vertical axis setup for nanopositioning applications. - In: COBEM 2007, ISBN 978-85-85769-34-5, (2007), insges. 10 S.

Theska, Rene; Frank, Thomas; Lotz, Markus; Hackel, Tobias
Vertical axis setup for nanopositioning applications. - In: . - Bedford : Euspen, (2007), S. 57-60

Lotz, Markus; Höhne, Günter; Hackel, Tobias; Frank, Thomas; Theska, Rene
Design method for functional components of ultra high precision machines. - In: Design for society. - Paris, (2007), insges. 12 S.

Schenk, Christoph;
Theoretische und experimentelle Untersuchungen an ebenen aerostatischen Gaslagerelementen unter Hochvakuumbedingungen. - Göttingen : Cuvillier, 2007. - IX, 166 S.. Zugl.: Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2007

Die Arbeit präsentiert Ergebnisse theoretischer und experimenteller Grundlagenuntersuchungen an ebenen rotationssymmetrischen Gaslagerelementen, die unmittelbar in einer Hochvakuumumgebung eingesetzt werden können. Ziel der Arbeit ist es, einen Beitrag zur Entwicklung hochvakuumtauglicher Gasführungen zu leisten. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf Düsenlagerelemente mit Mikroverteilerkanälen und poröse Lagerelemente. In die Lagerelemente integrierte Dichtsysteme führen das zur Ausbildung des tragenden Schmierfilmes benötigte und kontinuierlich einströmende Gas nahezu vollständig wieder ab. Durch die Absaugung des Gases findet im tragenden Gasfilm ein Übergang von der Kontinuumsströmung zur Molekularströmung statt. Zur Dimensionierung der Lagerelemente wird ein einfaches numerisches Modell entwickelt, dass durch die Berücksichtigung dieses Übergangs die Auslegung der Lagerelemente für einen beliebigen Umgebungsdruck ermöglicht. Auch zur Auslegung des Dichtsystems werden umfangreiche Berechnungswerkzeuge bereitgestellt. Es wird gezeigt, inwieweit sich die Charakteristiken beider Lagerelementarten durch das Dichtsystem und die Vakuumumgebung im Vergleich zum Einsatz unter Normalatmosphäre verändern. In einer Gegenüberstellung werden für beide Lagerelementarten im Hochvakuum bei 10^{-7} mbar gute Trageigenschaften und sehr geringe Leckraten <0,3 ælN/min nachgewiesen. Die theoretischen Ergebnisse werden dabei sehr gut durch die experimentellen Untersuchungen bestätigt. Für beide Lagerelementarten werden Möglichkeiten zur Optimierung der statischen Eigenschaften analysiert, die sich aus einer Modifikation der Drosselparameter bzw. durch den Einsatz spezieller Gase ergeben. Experimentell wird gezeigt, dass die an Normalatmosphäre stabil arbeitenden Lagerelemente im Vakuum nach Überschreiten einer Stabilitätsgrenze zu selbsterregten Schwingungen neigen. Das Auftreten der Stabilitätsgrenze wird theoretisch begründet und der Einfluss verschiedener Faktoren auf die Stabilitätsgrenze analysiert. Ebenso wird in experimentellen Untersuchungen die auf verschiedenen Materialien hervorgerufene Gasabgaberate bestimmt, die bei einer translatorischen Relativbewegung zwischen dem Lagerelement und dem eingesetzten Gegenpart auftritt. Mit der Arbeit gelingt es, die Einsatzmöglichkeit von Gaslagerelementen unmittelbar in einer Hochvakuumumgebung erfolgreich nachzuweisen. Aus den Untersuchungsergebnissen werden Gestaltungsrichtlinien abgeleitet, die zu guten Trageigenschaften, niedrigen Leck- und Gasabgaberaten und einem stabilen Betriebsverhalten der Lagerelemente führen.



Mooz, David;
Entwicklung neuer Konzepte und Anordnungen für Mehrkoordinatendirektantriebssysteme. - 73 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines universellen Entwicklungsalgorithmus zur Struktursynthese von Positioniereinrichtungen, welche ersatzweise in dieser Arbeit als Getriebe angesehen werden. Ausgehend vom Satz von GRÜBLER, können für serielle und parallele Getriebe Berechnungen zu deren Freiheitsgrad erfolgen. Mit diesem Werkzeug können systematisch verschiedene Getriebekonfigurationen erzeugt werden. Für die geforderte ebene Positionieraufgabe, ergibt sich eine Variantenvielfalt, die von Hand nicht analysiert werden kann. Dafür wurde ein Sortierungsverfahren vorgestellt, das geeignete Lösungen ausfiltert. Dabei werden verschiedene strukturelle Eigenschaften von Getrieben auf- oder abgewertet, so dass sich manuell verwertbare Lösungsmengen erzeugen lassen. Eine Endauswahl von vier Varianten wird analysiert und einer Grobkonstruktion unterworfen, so dass sich Antriebsparameter, benötigte Aufstellflächen und die Gestalt einzelner Bauelement abschätzen lassen.



Heinke, Tobias;
Optimierung eines Elektronenbeschleunigers durch Einbringen von Kurzschlussstiften. - 99 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Eine Behandlungsmöglichkeit für Tumorpatienten ist die Strahlentherapie mit Hilfe von medizinisch genutzten Elektronenlinearbeschleunigern. Diese sind jedoch auf Grund ihrer starren internen Struktur nicht für mehrere Energiebereiche optimierbar. Durch ein definiertes Einbringen von Kurzschlussstiften in zwei Seitenzellen des Beschleunigers kann die Charakteristik des Elektronenstrahls für niedrige Energien jedoch vorteilhaft modifiziert werden. - Ziel der Arbeit war die Entwicklung einer automatischen Verfahreinheit zum kontrollierten Einbringen und Ausfahren der Kurzschlussstifte für den von Siemens Medical Solutions genutzten Elektronenlinearbeschleuniger Typ 8067. Hierfür wurde nach ausgiebiger Analyse und Beschreibung der intern ablaufenden Prozesse der gesamte konstruktive Entwicklungsprozess durchlaufen und dokumentiert. Nach Auswahl eines geeigneten technischen Prinzips erfolgten die konstruktive Umsetzung in einem 3D-Modell sowie die Ableitung der Zeichnungssätze. Zum Testen der geforderten Lebensdauer der Einheit wurde ein entsprechender Versuchstand aufgebaut. Die Ansteuerung der Peripherie erfolgte mit Hilfe eines selbst entwickelten Programms auf Basis der Programmieroberfläche LabVIEW. - Nach Auswertung der Messergebnisse soll zukünftig ein endproduktnahes Fertigungsmuster entstehen, welches in ausgiebigen Testreihen untersucht werden wird. Mit Hilfe der entwickelten Einheit kann, auf Grund der höheren Dosisraten am Ausgang des Beschleunigers, die Expositionszeit für den Patienten während der Strahlenbehandlung reduziert werden. Zusätzlich wurde eine Erweiterung des Einsatzspektrums des Linearbeschleunigers hin zu niedrigen Energien erzielt. Somit kann langfristig ein Beitrag zur flächendeckenden Therapiebehandlung geleistet werden, da die Anschaffung mehrerer kostenintensiver und nur für bestimmte Energiebereiche optimierter Bestrahlungsanlagen entfallen könnte.



Ortlepp, Ingo;
Entwicklung eines berührungslosen Messgerätes für rotationssymmetrische Teile. - 153 S.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Durch gestiegene Qualitätsanforderungen, verkürzte Taktzeiten und diverse Zertifizierungen (wie z. B. die ISO 9001:2000) müssen moderne Messgeräte hochgenau, schnell und reproduzierbar arbeiten. Dabei geht der Trend zu berührungslosen Messverfahren, die aufgrund des fehlenden mechanischen Kontakts zwischen Messobjekt und Messgerät das Messobjekt nicht beeinflussen und eine schnelle Messwertaufnahme ermöglichen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung eines taktilen Messgerätes für rotationssymmetrische Teile um ein berührungsloses Messverfahren. Eine Marktanalyse sowie eine Literatur- und Patentrecherche bilden die Grundlage für den konstruktiven Entwicklungsprozess. Mit Hilfe einer Konstruktionskritik wird die Eignung des taktilen Grundaufbaus für ein berührungsloses Messverfahren überprüft. Im Folgenden werden verschiedene Messverfahren systematisch auf ihre Eignung für die Messaufgabe untersucht, für das gewählte Messverfahren verschiedene Anordnungen bewertet und eine Fehlerbetrachung durchgeführt. Ausgehend vom gewählten Messverfahren wird das technische Prinzip aufgestellt, wobei die vorangegangene Konstruktionskritik einfließt. Abschließend wird die Umsetzung des technischen Prinzips in die konkrete Gestalt des Messgerätes beschrieben, eine Fehlerbetrachtung durchgeführt und ein kompletter Zeichnungssatz erstellt.



Lotz, Markus; Hackel, Tobias; Frank, Thomas; Tröbs, Anita; Höhne, Günter; Theska, René; Zimmermann, Klaus
High precision modular long range travel vertical axis. - In: Proceedings of the twenty-first annual meeting. - Raleigh, NC : ASPE, The American Soc. for Precision Engineering, (2006), S. 227-230

Traut, Michael;
Entwicklung von Gleitlagersystemen für Pennymotoren. - 89 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Während der Arbeit wurden tribologische und konstruktive Optimierungen an Motor und Lager vorgenommen und getestet. Einige Maßnahmen waren zielführend und verbesserten die Verschleißfestigkeit des Lagers. - Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Miniaturgleitlagersystems für einen Mikromotor. Es werden technologische, konstruktive und tribologische Konzepte theoretisch untersucht und anschließend am realen Motor getestet, um ihre Wirksamkeit festzustellen. Ziel jeder Maßnahme ist die Verringerung des Lagerverschleißes und somit die Erhöhung der Lebensdauer des Motors. - Nach einer Recherche zum Stand der Technik und zu Neuentwicklungen im Bereich der Miniaturgleitlager wird der Motor-Ist-Zustand untersucht. Konstruktive Bedingungen und Umgebungsparameter, welche Einfluss auf die Lagerbelastung und den Verschleiß haben, werden erfasst, bewertet und in einer anschließenden Optimierung verbessert. Ergebnisse der Recherche und konstruktive Änderungen am Motor und dem Lager, die besondere Aussicht auf eine messbare Verschleißminderung haben, werden umgesetzt und getestet. Bei den Versuchen wird die Methodik der statistischen Versuchsplanung eingesetzt.



Petter, Thomas;
Zentrierung von Teilkreisen. - 110 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Teilkreise dienen als Winkelmaßverkörperung in Winkelmessgeräten. Die Genauigkeit der Winkelmesseinrichtung wird maßgeblich von der Zentrierung des Teilkreises bestimmt. Es soll ein optimales Korrekturprinzip für die auftretenden Winkelmessfehler konstruktiv in einen experimentellen Versuchsstand für die automatisierte Zentrierung von Teilkreisen für fotoelektrische, inkrementale Drehgeber umgesetzt werden, dass in den vorhandenen MRB-Justageautomat integriert werden kann. Zielforderung ist eine geometrische Restexzentrizität <2,5æm. - Ausgehend von der Beschreibung der Hauptursachen von Winkelmessfehlern bei Drehgebern - geometrische Exzentrizität und Teilungsfehler - werden verschiedene Verfahren dargestellt, die die auftretenden Winkelmessfehler durch Zentrier- bzw. Kompensationsmechanismen berücksichtigen. Als Ergebnis kann die Zentrierung mit zwei diametral angeordneten, fotoelektrischen Ablesesystemen, welche durch Zentrierung des Teilkreises über die geometrische Exzentrizität hinaus einen Anteil des langperiodischen Fehleranteils des Teilungsfehlers berücksichtigt, als optimales Korrekturverfahren benannt werden. - Für das gewählte Verfahren werden Algorithmen zur Auswertung der Messsignale der fotoelektrischen Ablesesysteme zur Bestimmung der Zentrierkenngrößen, d.h. die Bestimmung des Exzentrizitätsvektors entwickelt und mit Hilfe einer Simulation in Labview überprüft. Ferner wird gezeigt, wie aus den Messsignalen der Ablesesystemen die diametrale Anordnung der Ablesesysteme überprüft bzw. justiert werden kann. Mit diesen Voraussetzungen und weiteren relevanten konstruktiven Randbedingungen wurde das Verfahren in eine Funktionsstruktur überführt und konstruktiv umgesetzt. Die Durchführung des automatisierten Zentrierverfahrens mit dem MRB-Justageautomat ist als Ablaufplan beschrieben. Die zu erwartende Genauigkeit des Versuchsstandes kann mit Hilfe der konstruktiven Parameter und Ergebnissen der Simulation geschätzt werden und sie erfüllt die Zielforderung an die geometrische Restexzentrizität.



Beier, Grischa;
Entwicklung eines Filterrades für eine IR-Signaturkamera. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Gegenstand der Diplomarbeit ist die konstruktive Entwicklung eines quasi-simultanen Kamerasystems für Aufnahmen im mittleren Infrarotbereich für den Einsatz in einem Druckluftbehälter. Die Besonderheit der Anforderung liegt in der schnellen Abfolge der Aufnahmen und in der großen Anzahl der verschiedenen Spektralbänder. Im Verlaufe der Abhandlung wird systematisch eine konstruktive Lösung für eine mechanische Filterwechselvorrichtung vorgenommen.



Seiler, Robert;
Einrichtung zur Justierung von Objektiven nach der Diffraktionsbildmethode. - 79 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Die vorliegende Arbeit analysiert die Möglichkeiten der Justage von Abbildungsfehlern (Koma, sphärische Aberration und Astigmatismus) in Mikroskopobjektiven unter Berücksichtigung des Beugungsbilds (Sterntest). Da es sich bei den betrachteten Mikroskopobjektiven der Baureihen OM-2 (9x) und OX-1 (40x) um Mikroskopobjektive der Firma LOMO (St. Petersburg) handelt, wurde ein Teil der Arbeit in Zusammenarbeit mit der Staatlichen St. Petersburger Universität für Informationstechnologie, Mechanik und Optik verfasst, die über gute Kontakte zur oben genannten Firma verfügt. Die Analyse und Justage der Mikroskopobjektive erfolgt mit einem auf dem CMM Messmikroskops der Firma Leitz aufbauenden Versuchsstand. Über einen entsprechenden Adapter ist der Anschluss der Mikroskopobjektive von LOMO möglich. Der visuelle Einblick dieses Mikroskops wurde mit einer USB 2.0 CCD Kamera (752x 582Pixel) ersetzt. Diese Kamera wird mit einem Adapter und einer Tubusverlängerung an dem Mikroskop befestigt und ermöglicht die Digitalisierung der Bilder. Das Fachgebiet Qualitätssicherung der Fakultät Maschinenbau stellte die verwendete Kamera mit der dazugehörigen Software (Treiber) leihweise zur Verfügung. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass zur Auswertung des Bilds eine weitere Vergrößerungsstufe notwendig ist, die man beispielsweise mit einem Okular realisieren kann. Mit Hilfe einer speziellen Bildverarbeitungssoftware kann das Beugungsbild analysiert werden. Dieses Programm wurde mit LabVIEW 7.1 erstellt und ermöglicht unter Zuhilfenahme eines weiteren Programms (C++) den Zugriff auf die von der Kamera aufgenommenen Bilder. Die Punktverwaschungsfunktion (PSF), die Modulationsübertragungsfunktion (MTF) und die Grauwertverteilung des betrachteten Bilds werden zur Analyse grafisch dargestellt. Das vorhandene reale Beugungsbild kann außerdem mit einem theoretischen idealen Bild verglichen werden. Die Software ermöglicht in Verbindung mit der entwickelten Justagebaugruppe die feinfühlige Justierung der Koma im Mikroskopobjektiv. Um dies zu ermöglichen, wurden aus der Modulationsübertragungsfunktion und der Punktverwaschungsfunktion zwei Justierkriterien abgeleitet, die den Justageerfolg verdeutlichen.



Dorneles, Marcelo Gindri;
Optimierung eines Drehwinkelsensors. - 108 S.. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

In der Diplomarbeit wird ausführlich der Optimierungsprozess eines vorhandenen optoelektronischen Lenkwinkelsensors für den Einsatz im Kraftfahrzeug behandelt. - Die Arbeit entstand in enger Kooperation mit einem Industriepartner. - Die Arbeit lässt sich in drei grundsätzliche Arbeitsschritte unterteilen. Das sind die Beschreibung des vorhandenen Sensors, die Optimierung und neue Konzepte für zukünftige Sensoren. - In der Beschreibung wird das Beleuchtungssystem beschrieben, es wird die Messinformationsgewinnung durch die Signalwandler in Form von Codescheiben erläutert. Abschließend wird der optoelektronische Wandler in Form der Photodiodenarrays (PDA) beschrieben. - Der Optimierungsprozess beschäftigt sich mit Maßnahmen zur Korrektur von, durch die Beleuchtung, verursachten, Störungen. Dazu zählen Störungen durch Toleranzen und durch Position der optischen Elemente im Strahlengang. - Bei der Entwicklung neuer Konzepte wird ein besonderes Augenmerk darauf gerichtet, das bestehende System in weiten Teilen beizubehalten, um vorhandene Strukturen in der Produktion weiter nutzen zu können. Ziel bei der Konzeptentwicklung ist es die bei der Analyse des vorhandenen Sensors beschriebenen Schwachstellen zu beheben.



Hackel, Tobias; Frank, Thomas; Lotz, Markus; Theska, René; Höhne, Günter
Aktorintegrierte feinwerktechnische Funktionselemente. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [02.P.05], insges. 7 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=17060
Burbajev, A.; Latyev, Svjatoslav; Theska, René
Analyse der Lagefehler von rotierenden Geradsichtprismen und Methode für deren Justage. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [02.06], insges. 9 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16971
Cermann, Christian; Frank, Thomas; Theska, René
Positionierung im Sub-Micrometerbereich durch Einleitung mechanischer Impulse. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [02.01], insges. 4 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16764
Frank, Thomas; Lotz, Markus; Hackel, Tobias; Theska, René; Höhne, Günter
Extremer Leichtbau von Messspiegeln für die interferometrische Positionsmessung. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [01.P.04], insges. 7 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16763
Lotz, Markus; Frank, Thomas; Hackel, Tobias; Höhne, Günter; Theska, René
Konstruktionsprinzipien zum Entwurf von Nanopositioniermaschinen. - In: Maschinenbau von Makro bis Nano : 50. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium, September, 19 - 23, 2005 ; proceedings.. - Ilmenau : Verl. ISLE, 2005, [01.07], insges. 7 S.

http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=16746
Höhne, Günter; Brix, Torsten; Lotz, Markus; Theska, René; Frank, Thomas; Hackel, Tobias
Design of high precision positioning and measuring machines using virtual prototyping. - In: Proceedings of the COBEM 2005, 18th International Congress of Mechanical Engineering. - Ouro Preto, (2005), insges. 8 S.

Theska, René; Frank, Thomas; Hackel, Tobias; Höhne, Günter; Lotz, Markus
Methodical approach for performance rating during the design process of precision machines. - In: Engineering design and the global economy. - Melbourne : The Design Society, (2005), S. 527-528

Frank, Thomas; Lotz, Markus; Hackel, Tobias; Theska, René; Höhne, Günter
Extreme lightweight stage mirrors for precision positioning combining silicon and Zerudur. - In: Proceedings of the twentieth annual meeting. - Raleigh, NC : ASPE, The American Society for Precision Engineering, 2005, insges. 4 S.

Lotz, Markus; Frank, Thomas; Hackel, Tobias; Theska, René; Höhne, Günter
Novel designs of measuring mirrors for ultra high precision machines. - In: . - Montpellier, (2005), S. 21-24

Lotz, Markus; Frank, Thomas; Hackel, Tobias; Theska, René; Höhne, Günter
New designs of stage mirrors for highest precision positioning and measuring machines. - In: Proceedings of the twentieth annual meeting. - Raleigh, NC : ASPE, The American Society for Precision Engineering, (2005), S. 60-63

Frank, Thomas; Theska, René; Lotz, Markus; Hackel, Tobias; Höhne, Günter
Weight compensation mechanisms for precision vertical positioning. - In: . - Montpellier, (2005), S. 429-432

Beckert, Erik;
Ebene Keramiksubstrate und neue Montagetechnologien zum Aufbau hybrid-optischer Systeme, 2005. - Online-Ressource (PDF-Datei: 102 S., 8410 KB). Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2005

Die vorliegende Arbeit stellt Untersuchungen zum Aufbau hybrid-optischer Systeme auf ebenen Keramiksubstraten vor. Das zugrundeliegende Aufbaukonzept eignet sich für miniaturisierte, freiraumoptisch-zweidimensionale Systeme, mit denen eine Vielzahl von optischen Funktionen realisiert werden kann, ebenso wie zur Integration von Bauelementen der Elektronik und Silizium-Mikromechanik. Basis der Überlegungen ist es, die aus der Fertigung elektronischer Baugruppen bekannte Hybridtechnik für Leiterplatten zu nutzen, welche auf der Verwendung von Keramikmaterialien wie Aluminiumoxid (Al2O3) und "Low Temperature Cofired Ceramics" (LTCC) beruht. Solche formstabilen Keramiksubstrate können als Plattform zum Aufbau optischer Systeme genutzt werden, indem mit geeigneten Verfahren mechanische Strukturen in diesen Substraten erzeugt werden, die sich als Fassungen für optische Bauelemente eignen. Die Formenvielfalt dieser Fassungsstrukturen sowie deren geometrische Auslegung sind ein Schwerpunkt der Arbeit. Darüber hinaus werden in einem zweiten Schwerpunkt die Montagetechnologien dargestellt und charakterisiert, die notwendig sind, um optische Bauelemente in solchen Fassungsstrukturen zu positionieren bzw. zu justieren und anschließend zu fügen. Technologien der Elektronikfertigung, bei denen mittels des sogenannten "Pick&Place" ebenfalls ebene Leiterplatten mit elektronischen Bauteilen bestückt werden, können und müssen dazu geeignet erweitert werden, da die dort zur Verfügung stehenden vier Freiheitsgrade für die Positionierung und Justierung optischer Bauelemente oft nicht ausreichen. Es werden Verfahren vorgestellt, welche die Belange der Optikmontage berücksichtigen und diese mit den Vorteilen des Bestückens von Leiterplatten vereinen. Die Untersuchungen zu den vorgestellten Lösungsansätzen werden am Beispiel eines optoelektronischen Demonstratorsystems dargestellt. Im Ergebnis schränken nachgewiesene Strukturgenauigkeiten von ±27 æm bis ±90 æm das vorgestellte Aufbaukonzept beim einfachen Positionieren optischer Bauelemente an den mechanischen Anschlägen der Fassungsstrukturen derzeit noch ein. Mit Justierprozessen hingegen wurden Positioniergenauigkeiten von < ±5 æm erreicht. Unter Berücksichtigung der vielfältigen nichtoptischen Funktionalitäten keramischer Substrate eignen diese sich daher vorwiegend für die nicht unbedingt höchstpräzise Integration von Optik und Elektronik auf einer gemeinsamen Systemplattformen.



http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=5168
Frank, Thomas; Theska, René;
New ways of vibration suppression for ultra precision equipment. - In: My2M 2004 - Microtechnology, Mechatronics and Materials. - Dortmund : IVAM NRW, (2004), S. 62-66

Theska, René; Frank, Thomas; Hackel, Tobias; Höhne, Günter; Lotz, Markus
Design principles for highest precision applications. - In: Proceedings of the nineteenth annual meeting. - Raleigh, NC : ASPE, The American Society for Precision Engineering, (2004), S. 245-248

Theska, René; Frank, Thomas; Lotz, Markus; Hackel, Tobias; Höhne, Günter; Frank, Sebastian
Advanced design principles to develop nanopositioning machines. - In: Proceedings of the 4th EUSPEN international conference, (2004), S. 440-441

Höhne, Günter; Theska, René; Lotz, Markus
Virtual prototyping in early design phases to develop ultra precise machines. - In: Proceedings of NordDesign 2004. - Tampere, (2004), S. 133-142

Höhne, Günter; Lotz, Markus; Theska, René; Brix, Torsten; Frank, Thomas; Hackel, Tobias
Developing a new generation of positioning and measuring machines by means of virtual prototyping. - In: Research for practice - innovation in products, processes and organisations. - [Glasgow] : Design Society, (2003), S. 21-22

Höhne, Günter; Theska, Rene
Konstruktionsprinzipien für Nanopositionier- und Messmaschinen. - In: 47. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau : Technische Univ., (2002), insges. 6 S.

Schilling, Manfred;
Fassen optischer Bauelemente. - In: Gerätekonstruktion. - München [u.a.] : Hanser, (2000), S. 476-495

Schilling, Manfred;
Übersicht über optische Systeme. - In: Gerätekonstruktion. - München [u.a.] : Hanser, (2000), S. 469-476

Schilling, Manfred;
Genauigkeit und Fehlerverhalten. - In: Gerätekonstruktion. - München [u.a.] : Hanser, (2000), S. 142-157

Schilling, Manfred;
Konstruktionsprinzipien. - In: Gerätekonstruktion. - München [u.a.] : Hanser, (2000), S. 127-142

Schilling, Manfred;
Grundbegriffe der Zuverlässigkeit, Beschaffenheit und Verhalten von Geräten. - In: Gerätekonstruktion. - München [u.a.] : Hanser, (2000), S. 126-127

Schilling, Manfred; Witte, Inge
Zuverlässigkeit. - In: Gerätekonstruktion. - München [u.a.] : Hanser, (2000), S. 174-201

Gevorgyan, Gevorg; Heinritz, Wolfgang
Untersuchungen zum Verschleißverhalten der Gleitreibungspaarung Polymer/Metall unter Vakuum. - In: 44. Internationales Wissenschaftliches Kolloquium. - Ilmenau: Tech. Univ., (1999), insges. 6 S.

Gevorgyan, Gevorg; Heinritz, Wolfgang
Verschleißuntersuchungen von selbstschmierenden Polymerwerkstoffen unter Vakuum. - In: Forschung und Lehre im Institut für Maschinenelemente und Konstruktion. - Ilmenau : ISLE, (1999), S. 13-17

Sawaf, Sausan;
Laserbiegen in der Feinwerktechnik, 1998. - [7], 102, [7] Bl.. : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 1998

Carl, Michael; Löwe, Bernhard; Schüppler, Reiner; Stegel, Holger
Messung der Kraft-Weg-Kennlinie linearer Schrittmotoren. - In: Vortragsreihen. - Ilmenau, (1996), S. 243-246

Berger, Gotthard; Büttner, Jürgen; Schilling, Manfred; Petzoldt, Jürgen
Reduced reactive power grid connection with on-line compensation of current harmonics. - In: 21 September 1995. - Brussels : EPE Association, (1995), S. 736-740

Schilling, Manfred;
Spann-, Schritt- und Sprungwerke. - In: Konstruktionselemente der Feinmechanik. - München : Carl Hanser Verlag, (1993), S. 521-532

Rauch, Manfred; Schilling, Manfred
Anschläge, Bremsen und Dämpfer. - In: Konstruktionselemente der Feinmechanik. - München : Carl Hanser Verlag, (1993), S. 463-486

Schilling, Manfred;
Gehemme und Gesperre. - In: Konstruktionselemente der Feinmechanik. - München : Carl Hanser Verlag, (1993), S. 445-462

Schilling, Manfred;
Führungen. - In: Konstruktionselemente der Feinmechanik. - München : Carl Hanser Verlag, (1993), S. 407-434

Höhne, Günter; Krause, Werner; Schilling, Manfred
Charakterisierung und Systematik der Konstruktionselemente. - In: Konstruktionselemente der Feinmechanik. - München : Carl Hanser Verlag, (1993), S. 19-24

Schmidt, Kristina; Eckstein, Manuela; Hülsenberg, Dagmar
Mikostrukturierung von Glas mit Lasern. - In: Mikrosysteme für Verfahrens- und Fertigungstechnik. - Regensburg : OTTI, (1993), S. 213-219

Löwe, Bernhard; Schäffel, Christoph; Schober, Uwe
Integrierte Mehrkoordinatenmeßsysteme für Planarmotoren. - In: Tendenzen in der Entwicklung, Konstruktion und Anwendung der Feinwerktechnik und Mikrotechnik. - Ilmenau, (1993), S. 187-198

Schilling, Manfred; Nönnig, Rainer
Justierung in der Feinwerktechnik. - In: Tendenzen in der Entwicklung, Konstruktion und Anwendung der Feinwerktechnik und Mikrotechnik. - Ilmenau, (1993), S. 33-44

Braunschweig, Marion; Löwe, Bernhard; Schilling, Manfred
Geregelter Zweikoordinaten-Hybridschrittmotor. - In: Tätigkeitsbericht. - Ilmenau, (1992), S. 144-156

Höhne, Günter; Schilling, Manfred; Schorcht, Hans-Jürgen; Sperlich, Horst
Von der Konstruktionssystematik zur Konstruktionstechnik - eine Chronik der "Ilmenauer Schule" der Konstruktionslehre. - In: Wissenschaftliche Zeitschrift. - Ilmenau : Technische Hochschule, ISSN 0043-6917, Bd. 37 (1991), 5, S. 31-36