Studienabschlussarbeiten

In der Mikrosystemtechnik werden Produkte und Bauteile mit stetig steigenden Anforderungen an Fertigungstoleranzen und einem zunehmenden Qualitätsanspruch entwickelt. Daraus leiten sich immer höhere Forderungen an die Qualitätsprüfung der Baugruppen ab. Aus diesem Grund wurde ein neuartiger Prototyp eines Multisensorkoordinatenmessgerätes entwickelt. Besonderheit bei diesem Koordinatenmessgerät ist, dass erstmals zwei optische Sensoren eingesetzt werden, ein Navigationssensor und ein Präzisionssensor. In der vorliegenden Diplomarbeit sollen mit Hilfe dieses Prototyps längenmesstechnische Merkmale ausgewählter mikrosystemtechnischer Bauteile untersucht werden. - Aufgrund der neuen Technologie und der bauteilspezifischen hohen Anforderungen an das Messsystem werden zahlreiche theoretische und experimentelle Untersuchungen verschiedener Navigations- und Messstrategien zur optimalen Vermessung der Mikro-Bauteile durchgeführt. Dazu werden unter anderem Möglichkeiten zur Erhöhung der Antastgenauigkeit sowie der Kontrastmaximierung zur Steigerung der Messgenauigkeit geprüft. - Neben den beschriebenen experimentellen Untersuchungen ist bei der Mitarbeit an der weiteren Systemintegration und Verifizierung des Multisensorkoordinatenmessgerätes unter anderem eine Kabelklemmung konstruiert worden.

Optische Messsysteme und dazugehörige Beleuchtungseinrichtungen sind elementare Bestandteile in einer Produktion und auch der damit einhergehenden Qualitätssicherung geworden. Die berührungslose, optische Messung von Strukturen gewinnt immer mehr an Bedeutung und findet mehr und mehr Anwendung, auch in konventionellen Produktionsvorgängen. Sie bietet eine berührungslose Möglichkeit zur Überprüfung von Fertigungsergebnissen in hohen Verarbeitungsgeschwindigkeiten bei gleichzeitig geringer Messunsicherheit, bis hin zur 100% Prüfung. Da die zu erzeugenden Produkte in ihrer Struktur immer komplizierter und aufwendiger werden, müssen auch die Beleuchtungseinrichtungen entsprechend angepasst und verbessert werden. Aufgabe der Diplomarbeit war eine Beleuchtungseinrichtung zu konzeptionieren, welche mit Hilfe von Lumineszenzdioden betrieben werden soll. Die Bearbeitung umfasste, neben den nötigen Voruntersuchungen in Form von Simulation und Experiment weiterhin die konstruktive Ausführung der Einheit, der Auswahl der nötigen Komponenten für Elektrik und Optik, sowie der programmiertechnischen Anbindung an bestehende Bildverarbeitungsprogramme. Die Dokumentation zur Diplomarbeit enthält detaillierte Informationen, welche Überlegungen für die Bewältigung dieser mechatronischen Aufgabe getroffen worden sind, welche Probleme sich während der Bearbeitung ergaben und welche Lösungen gefunden worden sind. An Konzeption und Ausführung schloss ein entsprechender Praxistest die Arbeiten ab, welcher die Tauglichkeit der entstandenen Beleuchtungseinrichtung belegen sowie einige Werte zur Charakterisierung liefern sollte. Die Erstellung des Gehäuses sowie weitestgehend alle Arbeiten an der Elektronik konnten im Rahmen der Diplomarbeit realisiert werden. Im Bereich der Software wurde eine entsprechende Benutzeroberfläche erstellt, welche auf einem konventionellen PC lauffähig ist, und in elektronischer Form der Dokumentation beigefügt. Eine Fertigstellung der Elektronik sowie eine Inbetriebnahme des Gesamtaufbaus muss im Weiteren noch geleistet werden.

Auf Grund der zunehmenden Diskussion über Feinstaubbelastung in Städten und der Gefahr des Klimawandels gelangt auch die Automobilindustrie immer mehr unter Druck. Ein wachsendes Umweltbewusstsein und neue Gesetzgebungen sind nur zwei der Ursachen für das weltweit steigende Interesse an einem niedrigen Schadstoffausstoß von Kraftfahrzeugen und neuen Erzeugnissen, die einen solchen gewährleisten. In diesem Zusammenhang gewinnen Sauerstoffsensoren zur Emissionskontrolle immer mehr an Bedeutung. Im BaP werden solche Sensoren in keramischer Mehrlagentechnik gefertigt und anschließend in Lambdasonden, die der Erreichung einer effizienten Kraftstoffverbrennung dienen, verbaut. Die Komplexität der aus mehreren Keramikschichten bestehenden Produkte und die gleichzeitig hohen Anforderungen an das Erzeugnis selbst haben dazu geführt, die Herstellung in Form der Siebdrucktechnik durchzuführen. Im Jahr 1907 kam dieses Aufbringungsverfahren erstmals zum Einsatz und wurde bis zum heutigen Tag kontinuierlich weiterentwickelt. Bei der Herstellung planarer Sensoren erlaubt das Siebdruckverfahren die exakte Aufbringung von Gramm-Bruchteilen eines Materials. Innerhalb weniger Sekunden wird dieses Material mit größter Präzision hinsichtlich einer gleichmäßigen Dicke über das gesamte Objekt aufgetragen. Die hier vorliegende Diplomarbeit bearbeitet das Thema "Optimierung von Kosten und Qualität im großtechnischen Siebdruckverfahren". Ziel hierbei sind die Qualifizierung und Einführung eines alternativen Sieblieferanten für geeignete Druckschritte zur Kostensenkung. Die Arbeit gliedert sich in fünf Abschnitte. Nach der Einleitung werden in Kapitel 2 die wichtigsten Grundlagen für die Thematik des Siebdruckes und Qualität vermittelt, welche für das Verständnis dieser Arbeit unabdingbar sind. Kapitel 3 beschäftigt sich mit der Einführung neuer Siebe für den Heizer-Mäander der Sensorelementen Typ KF. Das vierte Kapitel beinhaltet Kostenoptimierung für die Druckschritte FB Referenzkanalfolie, Dichtrahmen 1 und Dichtrahmen 2 der Sensorelementen Typ KF durch Wechsel des Lieferanten. Zum Schluss werden die Ergebnisse dieser Diplomarbeit zusammengefasst.

Gegenstand der hier vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung zur optimalen Bildfeldausleuchtung. - Dabei wird besonders auf den Einsatz in der optischen Koordinatenmesstechnik eingegangen. Die Grundlagen basieren auf den theoretischen Erkenntnissen der Lichttechnik. Im Einzelnen wurden die Möglichkeiten der Beleuchtung des Messobjektes untersucht, wobei besonders die Auflicht- und Durchlichtbeleuchtung im Mittelpunkt standen. Die Anordnungen der Beleuchtung an ein entsprechendes Messgerät sind entwickelt und konstruiert wurden. Zudem erfolgte eine Überarbeitung und Verbesserung der vorhandenen Konstruktionen. Weiterhin wurden verschiedene Lichtquellen in Bezug auf ihre Lichtintensität untersucht, mit dem Ziel, eine optimale Ausleuchtung des Messobjektes zu erzielen, und um alle Merkmale die dieses Objekt charakterisieren zu erkennen und auszuwerten.

Die vorliegende Diplomarbeit untersucht eine Hauptbaugruppe eines mittelschnell laufenden Schiffsdieselmotors: die sogenannte Front End Box ist ein gegossener Aggregateträger in Integralbauweise, in dem die vom Motor benötigten Fluide (Kühlwasser, Schmieröl, Ladeluft) zentral aufbereitet und dem Motor zugeführt werden. Nach einer Darstellung der zu Europa unterschiedlichen Anforderungen an eine Fertigung in China und Südkorea im Bereich des Gießens, der maschinellen Bearbeitung und der Montage der Front End Box, sowie der daraus resultierenden Anforderungen an eine lizenzfertigungsgerechte Entwicklung, erfolgt eine Funktions- und Konstruktionsanalyse der bisherigen Lösung. In einem zweiten Schritt werden Teilfunktionen optimiert und ein Alternativkonzept unter besonderer Berücksichtigung von Kosten, Komplexität, Varianten und Lizenzfertigung erarbeitet. Das Konzept eines neuen modularen Frontkastens mit niedrigen Herstellkosten wird in einem konstruktiven Grobentwurf umgesetzt.