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Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Zimmermann

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Publikationen

Publikationen (gesamt)

Anzahl der Treffer: 696
Erstellt: Fri, 10 Jul 2020 23:04:45 +0200 in 0.0526 sec


Becker, Tatiana; Stolbov, Oleg V.; Borin, Dmitry Yu.; Zimmermann, Klaus; Raikher, Yuriy L.;
Basic magnetic properties of magnetoactive elastomers of mixed content. - In: Smart materials and structures. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-665X, Volume 29 (2020), number 7, 075034, Seite 1-15

https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab8fc9
Wittke, Martin;
Auswahl, Dimensionierung und konstruktive Integration eines Systems zur Messung und Einstellung eines Phasenwinkels bei Rotationssystemen. - Ilmenau. - 103 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

Beim Betrieb von Maschinen und Geräten mit rotierenden Teilen hat bereits eine geringe Unwucht der Rotoren einen großen Einfluss auf das Betriebsverhalten. Es entstehen Schwingungen, die die Störanfälligkeit der Elektronik erhöhen und zu verstärktem Verschleiß, stärkerer Geräuschentwicklung und verminderter Qualität des Prozesses führen. Demzufolge ist es notwendig, Maßnahmen zu ergreifen, um die Abweichungen der Massenträgheitsachse des Körpers zu dessen Rotationsachse bestmöglich zu kompensieren, sodass ein langlebiger Betrieb der Anlagen mit hoher Prozessqualität, Betriebssicherheit und Schonung der Umwelt sichergestellt wird. Da konventionelle Auswuchtverfahren an ihre Grenzen stoßen, werden Baugruppen und Prozesse ent- und weiterentwickelt, die die Messung der Unwucht sowie die Kompensation dieser in kurzer Zeit mit geringem Energieaufwand durchführen. Ziel und Aufgabe dieser Masterarbeit ist es, für einen Anwendungsfall eine Baugruppe zu entwerfen, mit der die Unwucht des Rotors dieses Systems durch ein aktives, automatisches Auswuchtverfahren mit Veränderung der Massenverteilung in die geforderten Toleranzen gesenkt wird. Durch zwei voneinander unabhängig ausrichtbare Massekörper werden so in Betrag und Richtung variierbare Kompensationsunwuchten erzeugt. Mit Hilfe des konstruktiven Entwicklungsprozesses der Technischen Universität Ilmenau werden zunächst verschiedene Lösungsprinzipe entwickelt, welche die Hauptfunktion und weitere, zuvor ausgearbeitete Anforderungen an die Baugruppe erfüllen. Nach Ermittlung der am besten geeigneten Konzepte erfolgt eine Prüfung der Umsetzbarkeit in Bezug auf Bauteilverfügbarkeit, Kosten und Testumfang. Auf Basis dieser Untersuchungsergebnisse wird anschließend ein Versuchsaufbau erarbeitet, mit dem das Prinzip der Wirbelstrombremse als Aktor anhand von Testreihen geprüft werden kann.



Merker, Lukas; Fischer Calderon, Sebastian J.; Scharff, Moritz; Alencastre Miranda, Jorge Hernan; Behn, Carsten;
Effects of multi-point contacts during object contour scanning using a biologically-inspired tactile sensor. - In: Sensors. - Basel : MDPI, ISSN 1424-8220, Volume 20 (2020), issue 7, 2077, Seite 1-18

https://doi.org/10.3390/s20072077
Schorr, Philipp; Böhm, Valter; Zentner, Lena; Zimmermann, Klaus;
Design of a vibration driven motion system based on a multistable tensegrity structure. - In: Informatics in control, automation and robotics. - Cham : Springer, (2020), S. 302-307

Becker, Tatiana; Böhm, Valter; Schale, Florian; Zimmermann, Klaus;
Vibrating sensor unit made of a magnetoactive elastomer with field-adjustable characteristics. - In: Journal of magnetism and magnetic materials : MMM.. - Amsterdam : North-Holland Publ. Co., ISSN 0304-8853, Bd. 498 (2020), S. 166196

https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.166196
Zimmermann, Klaus; Chavez, Jhohan; Becker, Tatiana; Witte, Hartmut; Schilling, Cornelius; Köhring, Sebastian; Böhm, Valter; Monkman, Gareth J.; Prem, Nina; Sindersberger, Dirk; Lutz, I.;
Podchod k sozdaniju gibkogo &ptbov;elementa zachvata s adaptivnoj formoj na osnove magnitočuvstvitelьnych &ptbov;elastomerob s bioinspirirovannoj sensornoj poverchnostьju :
An approach to a form-adaptive compliant gripper element based on magneto-senstive elastomers with a bioinspired sensorized surface. - In: Problems of mechanics. - Tbilisi : Mezhdunarodnaia Federatsiia po mashinam i mekhanizmam Gruzii, ISSN 1512-0740, (2019), No. 2(75), Seite 23-38

Jugl, Lukas;
Sensorikintegration und automatisierte Steuerung eines rollenden mobilen Roboters auf Basis von Tensegrity-Strukturen. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Arbeit befasst sich mit der Sensorintegration und der Feststellung der Eignung eines IMU Sensors für die automatisierte Steuerung eines rollenden mobilen Roboters auf Basis einer Tensegrity Struktur. Um die Eignung festzustellen, werden dabei folgende Aufgabenbereiche bearbeitet: - Entwurf, Aufbau und Inbetriebnahme einer neuen Elektronik für die Kommunikation zwischen den verschiedenen Baugruppen am Roboter. - Entwurf und Implementierung einer automatisierten Steuerung für modellbasierte Ansätze. - Test und Validierung der Sensordaten für die Steuerung. Für die Sensorintegration wird der Boschsensor BNO055 verwendet, welcher über einen Sensor-Fusion Algorithmus die räumliche Orientierung in Form von Euler-Winkel oder Quaternionen bestimmt. Der Schwerpunkt in diesem Kontext bildet der Entwurf der Baugruppenkommunikation und eine Regelung. Der in dieser Arbeit präsentierte Lösungsansätz für die Kommunikation zwischen Motorsteuerung, Sensor und Funkmodul verwendet als zentrales Element den Mikrocontroller XMC1302 sowie eine Verschaltung mehrerer Logik-Gatter. Für die modellbasierte automatisierte Steuerung wird zudem auf dem Mikrocontroller ein PID-Regler implementiert, welcher mit Hilfe der Sensordaten den Auslenkwinkel der Aktoreinheit regelt. In verschiedenen Testszenarien konnte schließlich die Eignung des Boschsensors festgestellt werden. Mit dieser Lösung ist einen Regelung der Antriebseinheit mit einer maximalen Abweichung von 0,7˚ des Auslenkwinkels realisierbar.



Dera, Samuel;
Modellierung und Simulation des prozessabhängigen Reibverhaltens zwischen Sandwichkern und -deckschicht bei der Herstellung von Sandwichbauteilen. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Bei der Herstellung von Sandwichbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen in Kombination mit Honigwaben kann es zu verschiedenen Bauteilfehlern kommen. Mit Hilfe von Prozesssimulationen kann das Risiko möglicher Fehlstellen bereits vor der Bauteilherstellung bewertet werden. Um das Materialverhalten realitätsgetreu in der Simulation abbilden zu können, werden neben den mechanischen Kennwerten der Materialien auch die tribologischen Eigenschaften benötigt. Im Rahmen dieser Arbeit soll das Reibverhalten zwischen Sandwichkern und Deckschicht in die Simulation eingearbeitet werden. Dafür sollen bereits vorhandene Reibwerte in Abhängigkeit der relevanten Prozessparameter ausgewertet und anschließend ein Modell in der Simulationssoftware ABAQUSTM entworfen werden. Ein Vergleich der Simulationsergebnisse mit Testbauteilen soll zur Validierung der Simulation erfolgen. Bereits vorhandene Reibwerte werden in Abhängigkeit der verschiedenen Einflussfaktoren ausgewertet. Mit Hilfe modellfreier Kinetik wird die Aushärtekinetik des Epoxidfilmklebers FM300 bestimmt und darauf aufbauend ein athematisches Modell zur Beschreibung der Viskosität entworfen. Zur Berechnung des Reibwertes aus den Viskositäten des Epoxidfilmekleber FM300 vom Hersteller Solvay und des Harzes des Prepregs M18 vom Hersteller Hexcel wird ein Reibmodell aufgebaut. Mit Hilfe einer UFIELD Subroutine wird das Modell in die Simulationssoftware Abaqus integriert und ein Abgleich sowie eine Bewertung der Simulation mit Hilfe von Testbauteilen durchgeführt. Zur besseren Darstellung des Wabeneinfalls wird die Dehnung des Prepregs mit Hilfe einer Vorrichtung aufgenommen und die Ergebnisse in die Simulation integriert. Erste Annahmen über die Ursache und die verschiedenen Einflüsse auf den Wabeneinfall konnten getroffen werden. Die modellfreie Kinetik des Epoxidfilmklebers FM300 ermöglicht näherungsweise die Bestimmung der Viskosität und kann für beliebige Zyklen verwendet werden. Die Stärke des Wabeneinfalls kann in Abhängigkeit des Härtungszyklus, der Orientierung von Fasern und Honigwabe, der Anzahl an Lagen FM300 und des Schrägenwinkels der Wabe in der Simulation dargestellt werden. Erste Aussagen über das Auftreten des Wabeneinfalls können auf diese Weise bereits in der Bauteilentwicklungsphase getroffen und Maßnahmen zur Reduzierung des Einfalls bewertet werden.



Ruhland, Daniel;
Aufbau eines Antriebsmoduls für mobile Roboter. - Ilmenau. - 85 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In den letzten Jahren haben sich mobile Roboter aus einem Nischenbereich der Forschung herausentwickelt und sind heutzutage ein Massenprodukt, welches selbst in private Haushalte Einzug gehalten hat. Besonders leistungsfähigere Steuerungen und Energiespeicher führten zu enormen Fortschritten in der mobilen Robotik, vergleichbar mit der Performancesteigerung des Kraftfahrzeugs. Automobile wurden nicht nur durch gestiegene Motorleistungen sondern vor allem mit Hilfe der Fahrwerksentwicklung zu sportlicheren und sichereren Fahrzeugen sowohl für den Individualverkehr als auch im Transportwesen. Ziel dieser Arbeit ist die Kombination der mobilen Robotik mit der Dynamik moderner Kraftfahrzeuge. Aus diesem Grund wird ein Antriebsmodul für mobile Roboter entwickelt, welches die Anforderungen der omnidirektionalen Bewegungsmöglichkeit in ein gesteigertes querdynamisches Fahrverhalten integriert. Es werden verschiedene Varianten eines Modul Achsgetriebes aufgezeigt und nach Abwägung der Vor- und Nachteile eines davon konstruiert. In den Radaufhängungen wird sowohl eine Einstellbarkeit von Radstellungsgrößen realisiert als auch die Anbindung und Federung an ein Roboterchassis geschaffen. Für kritische Stellen der Belastung werden Festigkeitsrechnungen nachgewiesen und für die tragende Achse eine einfache Simulation der Belastung durchgeführt. Ebenfalls wird der Antrieb ausgelegt und alle Komponenten nach ihrer Verfügbarkeit und Kosten gewählt. Die Konstruktion wird in einem realen Model eines Antriebsmoduls umgesetzt, welches die Funktion verdeutlichen soll, jedoch nicht als Teil eines Prototyps eingesetzt werden kann. Abschließend wird ein Vorschlag zum Komplettaufbau eines Roboterprototyps unterbreitet.



Zeidis, Igor; Zimmermann, Klaus;
Dynamics of a four-wheeled mobile robot with Mecanum wheels. - In: ZAMM : journal of applied mathematics and mechanics.. - Berlin : Wiley-VCH, ISSN 1521-4001, Volume 99 (2019), issue 12, e201900173, 22 Seiten
- Editor's choice

https://doi.org/10.1002/zamm.201900173