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Dr. Johannes Wilken

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INHALTE

Veröffentlichungen aus 2016 / Fakultät MB

Entwurf und Validierung eines biologisch inspirierten, mechatronischen Antriebssystems für aquatische Roboter / Maximilian Otto Fremerey
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XIV, 353 Seiten
(Berichte aus der Biomechatronik ; 12)
ISBN 978-3-86360-137-9
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000277
Preis (Druckausgabe): 49,50 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt:
Mit Zunahme der Aktivitäten im Feld der Tiefseeforschung und –erkundung gewinnen autonome Unterwasserroboter an Bedeutung. Die Aufgabenerfüllung dieser mobilen Serviceroboter soll zukünftig verstärkt auch in solchen Gewässern erfolgen, welche dicht bewachsen oder mit Abfällen verunreinigt sind. Dadurch werden Antriebssysteme erforderlich, welche die Gefahr eines Funktionsausfalls aufgrund der Arbeitsumgebung des Roboters minimieren. Somit erfolgen innerhalb der vorliegenden Arbeit der systematische Entwurf, der Aufbau sowie die experimentelle Validierung eines biologisch inspirierten Antriebssystems, welches analog der Fortbewegung stetig schwimmender Fische den Vortrieb über gerichtete Verformung anstelle der Vollrotation eines Propellers erzeugt. Es wird ein Antriebssystem beschrieben, welches mit einer minimalen Anzahl an Aktuatoren einen technisch nutzbaren Vortrieb bei gleichzeitiger Beibehaltung der Manövrierfähigkeit ermöglicht. Ferner wird zur Optimierung des Energiebedarfs des Antriebssystems der Einfluss physisch vorhandener Energiespeicher untersucht.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000277

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Beiträge zur Erhöhung der Effektivität von Lamellenrohr-Wärmeübertragern / Diala Karmo
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XVIII, 115 Seiten
ISBN 978-3-86360-145-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000311
Preis (Druckausgabe): 14,50 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt:
Die Anforderungen an die Verwendung hocheffizienter Komponenten in Kälte- und Klimaanlagen nehmen ständig zu, wobei Energieeffizienz, geringer Material- bzw. Platzbedarf angestrebt werden. Eine Erhöhung der Leistung oder eine Reduzierung des Volumens von Wärmeübertragern haben einen großen Einfluss auf die Eigenschaften der Gesamtanlage.
Die vorliegende Arbeit konzentriert sich daher auf die Entwicklung neuer Methoden zur effektiven Auslegung von Lamellenrohr-Wärmeübertragern. Dabei verbessert sich die Wärmeübertragung, ohne dass sich die Abmaße des Wärmeübertragers, der Material- und Energieverbrauch vergrößern. Durch eine Recherche über vorhandene interessante Entwicklungsmethoden und die Durchführung von Voruntersuchungen sind Schlussfolgerungen zu ziehen, die als Basis für neue Auslegungsmethoden verwendet werden. Ausgehend davon werden zwei innovative Hauptauslegungen entwickelt.
Zur Bewertung der Eigenschaften der entwickelten Modelle werden Einflussgrößen, vor allem die Wärmeübertragungswerte, Druckverluste und die Energieeffizienz berücksichtigt. In diesem Zusammenhang werden anhand eines typischen Wärmeübertragers adäquate neue Modelle ausgelegt, die numerisch und zum Teil experimentell untersucht werden. Durch additive Fertigungsverfahren werden dazu zwei Exemplare für ein konventionelles und ein neu entwickeltes Modell modelliert, hergestellt bzw. untersucht.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000311

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Kontextorientierte Entwicklung und Absicherung von festen Verbindungen im Produktentstehungsprozess der Automobilindustrie / Jens Resch
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XV, 227 Seiten
(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 27)
ISBN 978-3-86360-143-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000373
Preis (Druckausgabe): 18,30 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt:
Produkte werden aufgrund funktionaler, herstellungs- oder wartungstechnischer Belange in eine Vielzahl von Einzelteilen und Baugruppen zerlegt. Gefügt werden diese Komponenten durch diverse Verbindungsarten, welche ein ungewolltes Lösen der Einzelteile verhindern. Prinzipiell lassen sich diese festen Verbindungen in lösbare Verbindungen und nicht-lösbare Verbindungen unterteilen. Während einer Absicherung werden die Ist-Eigenschaften des Produktes analysiert und mit den geforderten Soll-Eigenschaften verglichen. Mit Hilfe von digitalen Absicherungen lassen sich die Merkmale der beteiligten Systeme in den unterschiedlichen Lebensphasen mit den Merkmalen des Produktes in einem gemeinsamen Kontext analysieren. In dieser Arbeit wurde ein Konzept zur einheitlichen Dokumentation von Verbindungen entwickelt. Sowohl allgemeine, als auch kontextabhängige Informationen werden dabei in Verbindungsobjekten archiviert. Diese Informationen werden in digitalen Absicherungsuntersuchungen verwendet.

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Einflüsse individueller Muskelkräfte auf dehnungsinduzierten femoralen Knochenumbau / Frederick Gordon Lutz
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. IX, 119 Seiten
(Berichte aus der Biomechatronik ; 13)
ISBN 978-3-86360-138-6
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000262
Preis (Druckausgabe): 17,10 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt:
Die vorgelegte Studie prüft die Hypothese: „Muskelkräfte an den unteren Extremitäten wirken derart, dass Biegebeanspruchungen im diaphysären Bereich der Femora minimiert werden und vorrangig Druckkräfte entstehen“. Sie untersucht mittels Simulationen die postulierten Einflussgrößen auf Knochenumbauprozesse um Hüftgelenkendoprothesen. Dabei liegt der Schwerpunkt in der Betrachtung von Optimierungsalgorithmen zur inversen Berechnung von Muskel- und Gelenkkräften. Die mathematische Abbildung der Hypothese erfolgt durch eine Erweiterung etablierter Optimierungsalgorithmen. Im dreistufigen Validierungsprozess finden Finite-Elemente-Modelle basierend auf magnetresonanztomographischen Aufnahmen, In vivo-Messdaten instrumentierter Hüftprothesen und elektromyographische Daten Verwendung. Für drei charakteristische Zeitpunkte eines Gangzyklus wird gezeigt, dass die Ergebnisse der Muskelkraftberechnung die postulierte Hypothese stützen.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000262

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Möglichkeiten und Grenzen bei der Auslegung von Schraubendruckfedern auf Basis von Umlaufbiegeprüfungen / René Reich
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. XXII, 179 Seiten
(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 26)
ISBN 978-3-86360-139-3
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000247
Preis (Druckausgabe): 18,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt:
Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fragestellung bearbeitet, inwiefern zeit- und kostenintensive Dauerschwingversuche am Bauteil Schraubendruckfeder durch zeit- und kostengünstigere dynamische Versuche am Federausgangsmaterial Draht in Form von Umlaufbiegeprüfungen substituiert werden können.
In diesem Zusammenhang wurden dynamische Versuche an präparierten ölschlussvergüteten Drähten in Form von Umlaufbiegeprüfungen, Torsionswechselprüfungen und Torsionsschwellprüfungen sowie Dauerschwingversuche an aus diesen Drähten hergestellten Schraubendruckfedern durchgeführt. Ergänzt wurden diese dynamischen Versuche durch Härtemessungen, Eigenspannungsmessungen und Bruchanalysen an gebrochenen Proben und Federn.
Als Ergebnis dieser Arbeit werden auf Basis der durchgeführten Untersuchungen Methoden zur Übertragung von zulässigen Spannungsamplituden und bruchmechanischen Kennwerten aus Umlaufbiegeprüfungen auf Schraubendruckfedern abgeleitet und hinsichtlich ihrer Ergebnisqualität diskutiert.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000247

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Grundlegende Untersuchungen zum Prozessverständnis des Laserstrahl-Mikroschweißens von metallischen Folien / Andreas Patschger
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - 243 Seiten
(Fertigungstechnik – aus den Grundlagen für die Anwendung : Schriften aus der Ilmenauer Fertigungstechnik ; 3)
ISBN 978-3-86360-136-2
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000193
Preis (Druckausgabe): 26,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt:
Während des Laserstrahl-Mikroschweißens von metallischen Folien beeinträchtigt der thermisch induzierte Verzug den reproduzierbaren Schweißprozess. Daher muss der Verzug durch Maßnahmen der Prozessführung und durch eine optimierte Spannvorrichtung minimiert werden. Dafür werden die Einflüsse auf den Verzug untersucht und Regeln für die verzugsarme Bearbeitung abgeleitet. Zusätzlich erreicht ein neuartiges Spannkonzept für metallische Folien einen minimierten Verzug zwischen den Fügepartnern.
Das Prozessfenster für Durchschweißungen wird durch die Prozessgrenzen bestimmt, welche in Abhängigkeit vom Aspektverhältnis und von der bezogenen Leistung beschrieben werden können.
Ein weiterer prozesslimitierender Einfluss ergibt sich durch den Humping-Effekt, dessen Auftreten basierend auf dem Modell der Rayleigh-Plateau-Instabilität abgeschätzt werden kann.
Der Vergleich von verschiedenen hochlegierten Stählen zeigt, dass sich die gewonnenen Ergebnisse im Mikroschweißen übertragen lassen. Während der Bearbeitung von Titan- und Aluminiumwerkstoffen können die gleichen Prozessphänomene im Mikroschweißprozess beobachtet und determiniert werden.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000193

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Einfluss von Toleranzen auf das Betriebsverhalten von elektromagnetischen Ventilen / Markus Gerd Heinz Küster
Ilmenau : Univ.-Verl. Ilmenau, 2016. - XV, 158 S.
ISBN 978-3-86360-131-7
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000610
Preis (Druckausgabe): 14,70 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2015

Inhalt:
Aktuelle Forderungen nach erhöhter Qualität bei gleichzeitig sinkenden Herstellkosten in der Produktion von elektromagnetischen Ventilen machen es notwendig den Entwicklungsprozess dieser effektiver und effizienter zu gestalten. Ein notwendiger Schritt hierzu ist es Toleranzen in der Auslegungsphase zu berücksichtigen. Die vorliegende Arbeit knüpft an diesem Punkt an. Die Auswirkung von praxisrelevanten Toleranzen und die Berücksichtigung dieser in der Auslegungsphase werden anhand von Beispielen dargestellt. Gesondert wird auf Lagetoleranzen, welche unerwünschte Nebeneffekte wie Hysterese und Verschleiß nach sich ziehen, eingegangen. Hierbei werden verschiedene Berechnungsmethoden der ursächlichen Radialkraft dargestellt und mit Messergebnissen verglichen. Mit Hilfe der Netzwerkmethode wird der Einfluss von Toleranzen auf einen polarisierten Aktor betrachtet. Das entwickelte Simulationsmodell wird ferner für weitreichende produktionstechnische Überlegungen verwendet. Abschließend wird aufgezeigt, wie Toleranzen im Entwurfsprozess berücksichtigt werden können.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000610

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Untersuchungen zylindrischer Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen / Nils Heidler
Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XXIV, 184 Seiten
(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 25)
ISBN 978-3-86360-130-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000598
Preis (Druckausgabe): 19,60 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2015

Inhalt:
Gasführungen werden in hochgenauen Positioniersystemen aufgrund Ihrer einzigartigen Eigenschaften genutzt. Positionierunsicherheiten bis in den unteren Nanometerbereich sind möglich. Werden diese Positioniersysteme in eine Vakuumumgebung überführt, müssen spezielle Vorkehrungen getroffen werden. Durch ein mehrstufiges berührungsloses Dichtsystem wird das Betriebsgas abgeführt und die Vakuumumgebung aufrechterhalten. Die resultierende Reduzierung des direkten Umgebungsdruckes der Gasführungselemente beeinflusst deren Eigenschaften. Die Arbeit präsentiert experimentelle und theoretische Untersuchungen an aerostatischen, zylindrischen Führungselementen mit poröser Drosselschicht. Der Einfluss des Umgebungsdruckes, des Speisegasdruckes und der konzentrischen Spalthöhe auf die statischen und dynamischen Eigenschaften der Führungselemente wird dargestellt. Die Ergebnisse der Arbeit belegen die Tauglichkeit der Gasführungselemente für den Hochvakuumeinsatz. Durch die Ableitung von Richtlinien wird die Auslegung von stabilen Führungselementen mit guten Trageigenschaften und geringem Gasverbrauch unterstützt.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000598

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