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Erstellt: Tue, 28 Jan 2020 23:09:10 +0100 in 0.0597 sec


Numerische Berechnungen der statischen und dynamischen Eigenschaften von Berührungsthermometern. - Ilmenau. - 131 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Abschlussarbeit befasst sich mit der Untersuchung des dynamischen Temperaturverhaltens von Berührungsthermometern. Dieses wird mit Hilfe von numerischen Berechnungen für verschiedene Einsatzbedingungen abgeschätzt. Experimentelle Untersuchungen des Fachgebietes Prozessmess- und Sensortechnik der TU Ilmenau, welche im Auftrag der Porsche AG durchgeführt wurden, dienen als Grundlage für den Vergleich des ermittelten Verhaltens aus den Finiten Elemente Simulationen. Der Wärmeübergang ergibt sich aus den Strömungsgeschwindigkeiten der Fluide Luft und Wasser und wird in den Simulationen nachgebildet. Dieser wird maßgeblich durch erzwungene Konvektion bestimmt. Für die numerischen Berechnungen werden ein Mantelthermoelement (MTE) mit Schutzrohr sowie ein Widerstandsthermometer betrachtet. Die Konstruktionsmodelle für die Simulationen werden für das MTE nach Norm und für das Widerstandsthermometer nach einer Röntgen-Analyse der konstruktiven Eigenschaften aufgebaut. Die ermittelten geometrischen Abmessungen dienen zusammen mit den Strömungsgeschwindigkeiten der Bestimmung der Wärmeübergangskoeffizienten. Das MTE weist zwischen Mantelrohr und Schutzrohr einen konzentrischen Ringspalt auf. Die Strömung innerhalb des Ringspalts wird mit Strömungsfeldberechnungen (CFD) abgeschätzt. Es erfolgt eine Sensitivitätsanalyse der Berechnungsvorschriften für die Wärmeübergangskoeffizienten bei dem MTE sowie der konstruktiven Eigenschaften des Widerstandsthermometers. Die Ergebnisse werden im Vergleich zu den vorliegenden Messungen bewertet und entsprechende Abweichungen interpretiert. Die betrachteten numerischen Berechnungen liefern Näherungslösung mit denen es möglich ist, Aussagen über die dynamischen Kennwerte bei konstruktiven Änderungen bzw. bei modifizierter Werkstoffauswahl zu treffen. Aus den Versuchen und den numerischen Berechnungen werden abschließend die Zeitprozentkennwerte bestimmt. Diese sind ein Maß für die Dynamik des Temperaturausgleichs eines Temperaturfühlers. Anhand dieser werden mathematische Funktionen für das Widerstandsthermometer ermittelt, die das Verhalten der Zeitprozentkennwerte für praxisrelevante Wärmeübergangskoeffizienten angeben. Dies bietet die Möglichkeit Abschätzungen über die Zeitprozentkennwerte in verschiedenen Fluiden zu treffen.



Meister, Andreas; Weidenfeller, Laura; Kirchner, Johannes; Hofmann, Martin; Mastylo, Rostyslav; Füßl, Roland; Reger, Johann; Manske, Eberhard;
Trans-scale nanofabrication with nanopositioning and nanomeasuring machines. - In: IFAC-PapersOnLine. - Frankfurt : Elsevier, ISSN 2405-8963, Bd. 52 (2019), 15, S. 151-156

https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.666
Gorges, Stephan; Hesse, Stefan; Schäfel, Christoph; Ortlepp, Ingo; Manske, Eberhard; Langlotz, Enrico; Dontsov, Denis;
Integrated planar 6-DOF nanopositioning system. - In: IFAC-PapersOnLine. - Frankfurt : Elsevier, ISSN 2405-8963, Bd. 52 (2019), 15, S. 313-318

https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2019.11.693
Hofmann, Martin; Mecholdt, Stephan; Mohr, Markus; Holz, Mathias; Dallorto, Stefano; Manske, Eberhard; Fecht, Hans-Jörg; Rangelow, Ivo W.;
Nanoscale lift-off process using field emission scanning probe lithography. - In: Journal of vacuum science & technology : JVST ; the official journal of the American Vacuum Society.. - New York, NY : Inst., ISSN 2327-9877, Bd. 37 (2019), 6, S. 061803-1-061803-6

https://doi.org/10.1116/1.5122272
Bartz, Frederik;
Messung von Oberflächentemperaturen unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen. - Ilmenau. - 210v Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Master-Thesis entstand in Kooperation mit der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG und befasst sich mit der Oberflächentemperaturmessung an Fahrzeugreifen. Der Reifen nimmt in der Fahrzeugentwicklung als sicherheitsrelevantes Bauteil eine wichtige Stellung ein. Eine prozesssichere Messung der Oberflächentemperatur des Reifen im Testbetrieb ist deshalb von besonderem Interesse. Die Messung der Oberflächentemperatur erfolgte rückwirkungsfrei mit Hilfe von Strahlungsthermometern. Gleichzeitig unterliegt die Strahlungstemperaturmessung vielen Einflussgrößen. Zu diesen zählen unter anderem der Emissionsgrad des Messobjekts sowie die Umgebungstemperatur /-strahlung. Um die verschiedenen Einflussfaktoren unter bekannten Randbedingungen untersuchen zu können, wurde ein vorhandener Prüfstand der Porsche AG genutzt. An diesem wurden die grundlegenden Wärmetransportvorgänge (Wärmeleitung, Konvektion und Strahlungsaustausch) modelliert. Für die Prüfstandsmessungen wurden Reifenproben mit Thermoelementen (TE) bestückt und auf einen geeigneten Probenträger aufgebracht. Aus den gemessenen TE-Temperaturen und den zugehörigen Positionen der Thermoelemente in den Proben erfolgte die rechnerische Extrapolation der Oberflächentemperatur. Die Ergebnisse der Prüfstandsmessungen lieferten wichtige Zusammenhänge für die Messung der Oberflächentemperatur mittels Strahlungsthermometern. Verschiedene Betriebszustände, welche dem Zustand im Fahrversuch entsprechen, konnten erfolgreich nachgebildet werden. Durch den Vergleich von extrapolierter und gemessener Oberflächentemperatur ist die Beeinflussung durch störende Strahlungsquellen, im Rahmen der ermittelten Unsicherheit, nachgewiesen worden. Des Weiteren wurden die Abhängigkeiten vom Emissionsgrad und der Umgebungstemperatur näher charakterisiert. Ausgehend von den Prüfstandsuntersuchungen erfolgte die Implementierung der Messtechnik in ein Versuchsfahrzeug der Porsche AG. Der Versuchsaufbau ermöglichte es, die Reifentemperatur an der Oberfläche unter realen Bedingungen zu messen. Im Vordergrund stand dabei die Bewertung der Reifentemperatur in Abhängigkeit der Fahrzustände und dem kritischen Fall des maximalen Wärmeeintrags. Die im Fahrversuch gewonnenen Messdaten zeigten plausible Ergebnisse und bilden die Basis für weitere Untersuchungen.



Shen, Chengkun;
Zerstörungsfreie Fertigungskontrolle komplexer Aluminiumfrästeile. - Ilmenau. - 91 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der Einsatz von elektromagnetischen Waagen in der dynamischen Wägetechnik vereint die Forderung nach hohen Auflösungen bei guter Reproduzierbarkeit mit der nach möglichst geringen Messzeiten. Hierzu ist es notwendig, dass die Eigenschaften der Komponenten optimiert sind. Zur Beurteilung dieser Eigenschaften wird in Unternehmen die Fertigungskontrolle eingesetzt. Während des Herstellungsprozesses und der Verarbeitung können sich innerhalb des Wägesystems Restspannungen bilden. Diese Restspannungen haben zur Folge, dass sich die Empfindlichkeit der Waage reduziert und sich die Produktlebenszeit verringert. Innerhalb dieser Arbeit wird eine Methode zur zerstörungsfreien Fertigungskontrolle des Wägesystems vorgestellt. Dies kann somit vor der Montage durchgeführt werden und ermöglicht somit die Vermeidung der Montage von Schlechtteilen. Die Fertigungskontrolle gliedert sich in drei Schritte: Aufbau des Prüfstands, Erfassung der Signale sowie Signalverarbeitung und -auswertung. Ein geeigneter Aufbau des Prüfstandes wird unter Berücksichtigung der Einflussfaktoren wie die Position der Anregung, die Klemmlage des Messobjekts, die Größe der Prüfkraft, die Position des Empfängers und die Temperaturänderung ermittelt. Als Verfahren wird ein akustisches Messverfahren ausgewählt. Die Methode wurde an mehreren Bauteilen getestet.



Vorbringer-Dorozhovets, Nataliya;
Laserinterferometrisches Rasterkraftmikroskop. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (176 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Seit der Entwicklung im Jahr 1986 ermöglicht das Rasterkraftmikroskop (AFM) den Blick in die Nanowelt. Das Funktionsprinzip des AFM basiert auf Detektion der interatomaren Wechselwirkung zwischen abzubildender Oberfläche und einer pyramidenförmigen Spitze mit einem Radius von wenigen Nanometern. Die Spitze ist am freien Ende eines Cantilevers angebracht. Die durch die Wechselwirkungskräfte verursachte Auslenkung des Cantilevers wird mit einem Lagedetektor erfasst. Im AFM wird die Antastspitze über die Messobjektoberfläche geführt und die Oberfläche wird währenddessen abgetastet, ähnlich wie bei einem Schallplattenspieler die Nadel des Tonabnehmers die Platte abtastet. Der Lagedetektor liefert dabei ein Signal, das mit der Topographie der Oberfläche zusammenhängt. Die zu jedem einzelnen Messpunkt erfassten Messwerte werden zu einem Bild zusammengesetzt. Von Beginn an dienten AFM für die bildliche Darstellung von Nanostrukturen. Der heutige technologische Fortschritt erfordert metrologisch exakte Objektvermessung mit Nanometergenauigkeit über große Messbereiche. Solche Messungen sind nur möglich, wenn die Mess- und Positioniersysteme gute messtechnische Eigenschaften aufweisen und auf nationale und internationale Normale rückführbar sind. Dies war der Ausgangspunkt zur Entwicklung eines laserinterferometrischen Rasterkraftmikroskops (LiAFM), welches als Antastsystem für die Nanopositionier- und Nanomessmaschine (NPMM) NMM-1 dienen soll. Das Hauptmerkmal des LiAFM ist der kombinierte Lagedetektor für die Messung der Torsion, Biegung und Position des Cantilevers mit einem einzigen Messstrahl. Dieser kombinierte Lagedetektor schließt einen Lichtzeiger und ein Interferometer ein und wird im LiAFM als interferometrisches Sondenmesssystem bezeichnet. Das Laserinterferometer ermöglicht die Rückführbarkeit der Positionsmessung auf das Längennormal. Der Lichtzeiger zeichnet sich von anderen Lagedetektoren durch die gleichzeitige und getrennte Erfassung von Biegung und Torsion des Cantilevers aus. Die NMM-1 führt bei einer Messung die Scanbewegung durch, somit ist für das LiAFM ein x-y-Scanner nicht erforderlich. Um die Messdynamik und den Messbereich des LiAFM zu erhöhen ist ein piezoelektrischer z-Antrieb integriert. Während der Messungen wird eine interferometrische Positionsmessung sowie eine hochgenaue Regelung der Durchbiegung des Cantilevers (mittels z-Antriebes und Biegungssignals des Lichtzeigers) durchgeführt und die Kombination der Bewegungen von NMM-1-Tisch und z-Antrieb des LiAFM verwendet. Das LiAFM wurde erfolgreich aufgebaut, in die NMM-1 integriert und für zahlreiche Messaufgaben eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wird dieses neuartiges LiAFM, seine besonderen Merkmale, die Funktionsweise, der Aufbau, die messtechnischen Eigenschaften sowie die wichtigsten Messungen und deren Ergebnisse ausführlich dargestellt.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040263
Claus, Johannes;
Untersuchungen und Optimierungen eines Heißluftkanals. - Ilmenau. - 62 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik der Technischen Universität Ilmenau existiert ein Heißluftkanal, mit welchem die Forschung von multifunktional intelligenten Temperaturfühlern vorangetrieben werden soll. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der messtechnischen Charakterisierung verschiedener Kenngrößen und der Erfassung des Strömungs- und Temperaturprofils im Kanal. Dafür wurden Messungen bei unterschiedlichsten Bedingungen durchgeführt und anschließend ausgewertet. Dabei wurde festgestellt, dass die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit verbesserungswürdig ist, während die Regelung der Temperatur zufriedenstellende Ergebnisse liefert. Um eine zuverlässige Umgebung innerhalb des Kanales zu erreichen, empfiehlt es sich die Regelung der Strömungsgeschwindigkeit zu verbessern und verbliebene Fehlereinflüsse zu minimieren.



Guddei, Bernhard;
Untersuchungen zum Rollwiderstand harter Wälzkörper im Ebene-Kugel-Ebene-Kontakt. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xxx, 250 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Verluste im freien Rollkontakt, wie in Wälzkörperführungen, werden oft dem partiellen Gleiten im Kontakt zugeschrieben, weshalb auch von Rollreibung gesprochen wird. Diese kann jedoch nur entstehen, wenn die Kontaktpartner unterschiedliche elastische Eigenschaften besitzen. Auf der anderen Seite werden Verluste beim Rollen auch beobachtet, wenn der Kontakt aus zwei gleichen Materialien besteht. Daraus folgt, dass hauptsächlich andere Verlustmechanismen aktiv sein müssen. Das Hauptziel dieser Dissertation ist, den Widerstand beim freien Rollen im Ebene-Kugel-Ebene-Kontakt besser zu verstehen. Für die Untersuchung wurden elf Kombinationen harter Materialien benutzt, die zum Teil auch in Wälzlagern eingesetzt werden. Jede Kombination umfasst über 20 Probenpaare unterschiedlicher Rauheit und Durchmesser, für die jeweils der Gleitreibungs- und Rollwiderstandskoeffizient sowie die elastische Hysterese gemessen wurden. Außerdem wurde für einige Modellsysteme die Rollreibung numerisch untersucht. Die Messungen der Gleitreibung zeigte in Abhängigkeit der Oberflächenrauheit kein einheitliches Verhalten. Je nach Paarung wurden lokale Minima, Maxima oder lineare Trends gefunden. Der Vergleich mit dem jeweils zugehörigen Rollwiderstandskoeffizienten zeigte keine Korrelation. Dieser ist jedoch mit dem Rauheitswert Sq korreliert, woraus gefolgert wurde, dass der Rollwiderstand nur marginal von Gleitreibung beeinflusst wird. Der Vergleich mit den numerisch berechneten Rollwiderständen, die nur Gleitreibung als Verlustmechanismus in Betracht zogen, bestätigt dieses Bild. Die daraus abgeleiteten Rollwiderstandskoeffizienten sind um mehrere Größenordnungen kleiner, als die experimentell bestimmten. Plastische Verformungen können diesen Unterschied nicht erklären, da die Einlaufphase während der ersten beiden reversierenden Messzyklen nicht ausgewertet wurden. Der Hauptanteil des Rollwiderstands wurde daher innerer Reibung zugeschrieben. Dies passt insofern zu den Messergebnissen, da raue Oberflächen bei gleicher Last größere Verformungsraten aufweisen. Die Messergebnisse der elastischen Hysterese bestätigen diesen Schluss. Weiterhin wurde ein einfaches analytisches Modell entwickelt und validiert, welches die Umrechnung zwischen elastischer Hysterese und Rollwiderstand erlaubt. Zusätzlich wurde der Einfluss der Rauheit auf Schleppfehler von Servo-Achsen untersucht und mit der lokalen Streuung der Rollwiderstände verglichen. In beiden Fällen wurde ein linearer Zuwachs mit steigender Rauheit beobachtet.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000313
Savran, Zühal;
Konstruktion, Aufbau und Untersuchung eines vertikalen Seismometers für die Wägetechnik . - Ilmenau. - 75 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Heutzutage wird mittels universeller Wägetechnik die Genauigkeit in Prozessen erhöht. Dadurch können Kosteneinsparungen in Unternehmen erzielt werden. In diesem Sinne steigt die Anforderung an die Wägetechnik. Deshalb müssen Geräte mit hoher Genauigkeit, hoher Robustheit, kurzen Messzeiten und Unempfindlichkeit gegenüber Störgrößen, wie zum Beispiel Bodenschwingungen entwickelt werden. Die Bodenschwingungen erzeugen statische und dynamische Abweichungen, welche wiederum zu Messfehlern in Waagen führen [9]. Diese Masterarbeit beschreibt die Entwicklung und Konstruktion eines vertikalen Seismometers, welche Bodenschwingungen bis zu 20 Hz in vertikaler- und Schwerkraftrichtung misst. Das Seismometer verfügt über zwei Betriebsmodi: den passiven und aktiven Betrieb. Der passive Betrieb ist typisch für Seismometer. Die Realisierung dieses Betriebszustandes erfolgt mit optischer Positionsmessung. Der aktive Betrieb wird mittels elektromagnetischer Kraftkompensation umgesetzt und verfügt über ein digitales Regelungssystem, der FPGA:- Technologie. Abschließend wird untersucht, ob das Seismometer als Kompensationssystem für Fehlereinflüsse in Präzisionswaagen einsetzbar ist.