Dissertationen und Habilitationen

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Goj, Boris;
Entwicklung eines dreiachsigen taktilen Mikromesssystems in Silicium-Technologie, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: Getr. Zählung, 42,98 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2014

Ziel dieser Arbeit war der Entwurf und die Erforschung eines neuartigen dreiachsigen Mikrotastsystems, welches in Verbindung mit einer Nanopositionier- und Nanomessmaschine die Oberflächenvermessung makroskopischer Bauelemente ermöglicht. Eine zentrale Forderung in der Koordinatenmesstechnik stellt die Miniaturisierung des Antastelements (Rubinkugeln) dar, um Messobjekte mit Abmessungen im Mikrometerbereich zu vermessen. Die Miniaturisierung führt allerdings dazu, dass Effekte, die ursprünglich aus der Mikrowelt bekannt sind, berücksichtigt werden müssen. Grund dafür ist die Skalierung, welche eine Verschiebung der Kraftverhältnisse in der Mikrosystemtechnik bewirkt. Neben anderen Oberflächenkräften (elektrostatische Kräfte, van-der-Waals-Kräfte) ist die Kapillarkraft entscheidend für Mikrotastsysteme. Sie bildet sich durch dünne Wasserfilme auf den Oberflächen der Kontaktpartner aus und führt zum Kleben (Sticking) des Antastelements am Messobjekt. Schwerwiegende Folgen sind Fehlantastungen (engl.: false triggering) beim Anfahren des Messobjekts und ungewollte Schwingungen (engl.: snap back) beim Lösen des Kontakts. Hohe Steifigkeiten der mechanischen Aufhängung des Tastsystems minimieren die Wirkung von Sticking. Im Gegenzug dazu erfordern kleine Radien der Antastelemente eine niedrige Federsteifigkeit, da eine hohe Hertzsche Pressung zu Beschädigungen des Messobjekts führen würde. Dieser aufkommende Widerspruch zwischen hohen Federsteifigkeiten zur Minimierung der Kapillarkraft und niedrigen Federsteifigkeiten zur Herabsetzung der Hertzschen Pressung wird in dieser Arbeit gelöst. Es wird der Entwurf und die Erforschung eines dynamischen Mikrotastsystems dargestellt, welches durch oszillierende Bewegungen in drei unabhängigen Raumrichtungen Sticking vermeidet und Kontaktkräfte minimiert. Im Detail wird ein dreistufiger Entwicklungsprozess dokumentiert, indem drei Mikrotastsysteme mit unterschiedlicher Komplexität entstehen. Mit der ersten Entwicklungsstufe dem einachsigen Mikrotastsystem wird nachgewiesen, dass Sticking durch eine dynamische Antastung sicher vermieden wird. Ebenfalls liefert das einachsige Mikrotastsystem Erkenntnisse über das Kontaktverhalten zwischen Antastelement und Messobjekt. Die zweite Vorentwicklung (zweiachsiges Mikrotastsystem) erbringt den Nachweis, dass sich mehrere Schwingungsachsen unabhängig voneinander aktuieren und sensorisch auswerten lassen. Zusätzlich wird das Kontaktverhalten der zweiten sensitiven Achse untersucht. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein dreiachsiges Mikrotastsystem, welches in drei Raumrichtungen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen (f = 880 Hz bis 2000 Hz) oszilliert. Das Kontaktverhalten zwischen dem Messobjekt und dem Antastelement wird durch die Kontaktsteifigkeit bestimmt, welche vom E-Modul der Kontaktmaterialien und dem Radius des Antastelements abhängt. Das dreiachsige Mikrotastsystem misst im Semi-Kontaktmodus, wobei das Antastelement die Oberfläche des Messobjekts kurzzeitig berührt. Die auftretenden Kontaktkräfte sind mit F = 12 N weit unter denen herkömmlicher taktiler Messsysteme. Erste Messungen mit dem dreiachsigen Mikrotastsystem zeigen, dass in vertikaler Richtung (z-Achse) die Eindringtiefe des Messobjekts mit einer maximalen Abweichung von 45 nm gemessen wird. In x- und y-Richtung erfolgt eine binäre Ermittlung des Kontakts (0 - kein Kontakt, 1 - Kontakt) mit einer Auflösung von 30 nm.Vorteile des in der Arbeit beschriebenen dreiachsigen Mikrotastsystems sind die niedrigen Kontaktkräfte, die hohe Dynamik durch das Vermeiden von Sticking, die kleine Anzahl weicher Klebestellen und die batch-kompatible, kostengünstige Fertigung. Ein weiterer Vorteil des dargestellten Mikrotastsystems ist dessen hohes Anwendungspotenzial: Neben dem Einsatz in Koordinatenmessmaschinen sind Applikationen als 3D-Kraftsensor, Rauheitsmesser, Werkstoffprüfer oder Zellmanipulator denkbar.



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Altay, Katarzyna;
Untersuchungen zur elektrochemischen Abscheidung von amorphen Kohlenstoffschichten, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: XII, 371 S., 16,18 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Diss., 2014
Enth. außerdem: Thesen

Amorphe Kohlenstoffschichten bestehen aus regellos angeordneten sp 3- und sp 2-hybridisierten Kohlenstoffatomen, mit nahezu beliebig realisierbaren Hybridisierungsverhältnissen und potentiell in die Schicht einzubringendem Wasserstoff und (Nicht-) Metallen. Da die Klasse der amorphen Kohlenstoffschichten über vielfältige Eigenschaften verfügt, wird eine Vielzahl von Anwendungsbereichen mit wirtschaftlicher Bedeutsamkeit bedient. Zum aktuellen Stand der Technik werden amorphe Kohlenstoffschichten hauptsächlich mittels verschiedener Verfahren der Gasphasenabscheidung appliziert, jedoch besteht zunehmend Interesse an einer alternativen Beschichtungsmethode unter atmosphärischen Bedingungen. Einen vielversprechenden Ansatz bietet hierbei die Abscheidung von amorphen Kohlenstoffschichten durch elektrochemische Prozesse aus flüssigen Phasen. Daraus folgt der thematische Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit. Die ausgewerteten Veröffentlichungen zeigen einen umfassenden Überblick der Forschungsarbeit in den letzten 20 Jahren und liefern zusammen mit den Untersuchungsergebnissen eine Grundlage zur Beurteilung des aktuellen Forschungsstands. Dies ermöglicht eine realistische Einschätzung des technologischen Potentials dieser Beschichtungsmethode. Die experimentellen Aspekte dieser Arbeit umfassen die Untersuchungen und Auswertungen von neuen Kohlenstoffquelle-Substratmaterial-Kombinationen, auch im Siedetemperaturbereich, und größeren als der bis dahin betrachteten Substratdimensionen. Mit dem speziell für diese Arbeit realisierten experimentellen Aufbau werden wesentliche Aspekte der Prozessführung, insbesondere der Prozesskontrolle nachvollzogen und zahlreiche Parameter untersucht. Ebenso wird vor dem Hintergrund der Wirtschaftlichkeit des Beschichtungsverfahrens hinsichtlich höherer Standzeiten, dasselbe Volumen einer Kohlenstoffquelle über einen längeren Zeitraum eingesetzt. Ein weiteres Einsparpotential wird durch die Verwendung von kostengünstigeren Kohlenstoffquellen mit geringer Chemikalienreinheit überprüft. Die Untersuchungsergebnisse umfassen die Ausarbeitung von Prozessspezifika, Parameterzusammenhängen und der Auswirkungen der Zusammensetzung der Kohlenstoffquelle auf die elektrochemische Abscheidungstechnologie und deren Reproduzierbarkeit. Zusätzlich wird ein Beitrag zu bestehenden Thesen der Schichtbildung sowie der Interpretation von Stromverläufen geleistet.



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Dornbusch, Kay;
Einsatz von miniaturisierten Spektralsensoren für die Prozessanalytik von Flüssigphasenreaktionen in Mikrokanälen. - [Jena] : Leander Wiss., 2014. - 209 S. : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
ISBN 978-3-9815368-7-4

Das in dieser Arbeit entwickelte neuartige optische System ist in der Lage, mit kosteneffizienten niederperformanten optischen Sensoren Intensitätsänderungen an sechs verschiedenen Stützstellen im sichtbaren Spektralbereich zu erfassen und für mikrofluidische Anwendungen auszuwerten. Durch den Einsatz von miniaturisierten Multispektralsensoren und verschiedenen Leuchtdioden als Lichtquelle ist es gelungen, die simultane Aufnahme der Absorptions- und Emissionsspektren von flüssigen Proben in Echtzeit durchzuführen. Damit ist es möglich die Kinetik verschiedener chemischer Reaktionen zu analysieren und deren Geschwindigkeitskonstante mit Hilfe unterschiedlicher Methoden, stopped- und accelerated-flow, zu bestimmen. Weiterhin können vielfältige, in der instrumentellen Analytik wichtige, Nachweisreaktionen schnell und mit einem geringen Probenvolumen im Mikroreaktor, d.h. kostengünstig und umweltschonend durchgeführt werden.Um die dazu benötigten optischen Systeme für die Absorptions- und Emissionsspektroskopie mit ihren Bauteilen zu charakterisieren, werden die verschiedenen Ansätze in eine Raytracing-Software überführt und analysiert. Die geometrisch-optische Berechnung gestattet dabei eine genaue Untersuchung des Systems und ermöglicht bereits in einem frühen Entwurfsstadium Aussagen über wesentliche Parameter. Für die Applikation des Systems werden einige typische Nachweisreaktionen aus den Life Sciences wie der Nachweis von Phosphationen im Trinkwasser oder die enzymatischen Nachweise von Zucker und Alkoholen getestet. Die Bestimmung der Geschwindigkeitskonstante wird für den Glucosenachweis mit Kaliumpermanganat und die Entfärbung von Kristallviolett durchgeführt.



Polster, Tobias;
Aluminiumnitrid Dünnschichtmembranen : Charakterisierung und technologische Integration in den MEMS-Prozessfluss, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: VII, 185 S., 11,73 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2014
Parallel als Druckausg. erschienen

Diese Arbeit beschäftigt sich mit unterschiedlichen Aspekten des Materials Aluminiumnitrid (AlN) als Dünnschicht. Dabei wird ein Überblick zum aktuellen Stand der Technik auf Applikationsseite mit gleichzeitiger Abgrenzung zu den selbstragenden AlN-Membranen gegeben. Die selbstragenden AlN-Membranen stellen in dieser Arbeit die zentralen Elemente dar. Zudem werden wesentliche Membraneigenschaften wie der E-Modul, die intrinsische Verspannung und die thermische Leitfähigkeit anhand von membranbasierten Teststrukturen charakterisiert. Abschließend werden zwei Applikationsbeispiele nach den Regeln zur Prozessintegration umgesetzt und in ihrer Funktionalität demonstriert. Dies Regeln sind im Zuge der technologischen Versuche aufgestellt worden. Die bereits erwähnten AlN-Dünnschichtmembranen werden in dieser Arbeit als neue Funktionselemente eingeführt. Deren Herstellung kann über eine sehr einfache Prozessfolge mit wenigen Prozessschritten erfolgen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zudem erstmals die mechanisch stabilen, selbsttragenden AlN-Pyramidenmembranen vorgestellt. Dabei handelt es sich um neuartige dreidimensionale Membranelemente, deren Herstellungsmöglichkeit aus den Untersuchungen zur technologischen Integration von AlN-Dünnschichten hervorgeht. Die in dieser Arbeit eingesetzten Membranelemente basieren alle auf AlN-Dünnschichten mit einer definierten kristallinen Struktur, der c-Achsentextur. Diese Struktur wird zum Einstieg in die Materialcharakterisierung näher betrachtet. Zudem werden die Parameter der Schichtabscheidung zum Erzielen dieser Struktur definiert. Zur Untersuchung der Membranelemente hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften werden Bulge-Test-Experimenten durchgeführt. Diese eröffnen die Möglichkeit Membran- bzw. Schichtspannung und biaxialen Modul zu analysieren. Die Bestimmung der thermischen Leitfähigkeit der AlN-Dünnschichten erfolgt ebenfalls auf Basis von Membranelementen. Dazu werden die entsprechend benötigten Heiz- und Temperaturmessstrukturen auf den Membranen integriert. Den Abschluss dieser Arbeit bildet die Vorstellung zweier Funktionalisierungsbeispiele von AlN-Membranen. Damit wird unterstrichen, wie vielfältig die Möglichkeiten der technologischen Integration sind. Eines der Beispiele beschreibt eine thermomechanisch aktuierte AlN-Membran. Das zweite Funktionalisierungsbeispiel befasst sich mit der Integration von Elektrodenkontakten auf den AlN-Pyramidenmembranen, welche die Möglichkeit zum Aufbau eines piezoelektrisch sensitiven Elementes aufzeigt.



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Karl, Andreas;
Laserauftragschweißen hochlegierter Duplexstähle. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2014. - Online-Ressource (PDF-Datei: 230 S., 12,29 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 10) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Enth. außerdem: Thesen

In der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung korrosionsbeständiger Beschichtungen auf dem niedrig legierten Druckbehälterstahl P265GH beschrieben. Die Funktionsschichten aus Duplexstahl werden über den Prozess des Laserauftragschweißens aufmischungsarm erzeugt. Abhängig von den Prozessparametern entstehen 1 bis 2 mm dicke, nahezu defektfreie, Schichten mit einer Porosität von unter 1 %. Über eine hohe Energiedichte und dem daraus resultierenden lokal eng begrenzten Schmelzbad auf der Substratoberfläche ist es möglich, einen Aufschmelzgrad von unter 3 % ohne Anbindungsfehler zu erzielen. Die Parameter des laserbasierten Beschichtungsprozesses wurden aus numerischen Berechnungen abgeschätzt und auf die vorhandene Anlage übertragen. Haupteinflüsse sind neben der Laserleistung und dem Vorschub der zugeführte Pulvermassenstrom. Für den Spur- bzw. Schichtaufbau besitzt außerdem die geometrische Ausrichtung der Komponenten zueinander einen großen Einfluss. Für den Schweißprozess kommen pulvermetallurgisch erzeugte Eisen-Basiswerkstoffe mit einem Cr/Ni-Äquivalent zwischen 1,5 und 3,4 zum Einsatz. Daraus resultieren im rasch erstarrten Gefüge Austenitanteile zwischen 100 und 20 %. Hierbei ist zu beachten dass das Gefüge in mehrere Zonen unterteilt ist, welche abhängig von der jeweiligen lokalen Wärmezufuhr innerhalb der aufgebrachten Schicht unterschiedliche Phasenverhältnisse und Morphologien aufweisen. Speziell Stickstoff besitzt dabei einen wichtigen Einfluss auf die Phasenbildung der Duplexstähle. Eine ortsaufgelöste Analyse der Stickstoffverteilung im Schweißgefüge zeigt, dass sich Stickstoff im Gegensatz zu den substituierenden Legierungselementen Chrom, Nickel und Molybdän trotz der raschen Abkühlung fast vollständig im Austenit anreichert. Jedoch bilden sich innerhalb großer Ferritkörner bei Abkühlung aus der Schmelze Chromnitride. Gründe hierfür sind eine geringe Löslichkeit von Stickstoff im kubisch raumzentrierten Gitter sowie kurze Diffusionslängen. Abschließend wird mit der Entwicklung eines cannerbasierten Schweißprozesses aufgezeigt, wie die Auftragsrate deutlich gesteigert werden kann. Hieraus ergeben sich Potentiale eines laserbasierten Beschichtungsprozesses im Hinblick auf Kostenersparnis und Ressourcenschonung.



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Werner, Michael;
Design, Optimierung, Realisierung und Test von passiven Magnetsystemen für die Lorentzkraftanemometrie an Elektrolyten, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XXVIII, 142 S., 16,58 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2013
Parallel als Druckausg. erschienen

Die vorliegende Arbeit behandelt den Entwurf und die Optimierung von passiven Magnetsystemen für die Lorentzkraftanemometrie an Elektrolyten einer neuartigen elektromagnetischen Messmethode zur Bestimmung von Durchflussmengen. Auf Basis der elektrodynamischen Grundgleichungen und der Magnetohydrodynamik wird der physikalische Zusammenhang der hinter der Lorentzkraftanemometrie steht soweit vereinfacht, dass sich dieser ausreichend exakt und zeiteffizient mit der Finiten-Elemente-Theorie nachbilden lässt. Anhand von magnetischen Netzwerkanalysen und Magnetfeldstrukturbetrachtungen werden mögliche Magnetsystemgrundaufbauten identifiziert, die sich für die Lorentzkraftanemometrie eignen. Bei dieser Voreinschätzung stehen besonders die Energiedichte von unterschiedlichen Magnetfeldquellen sowie die gezielte Ausnutzung der magnetischen Streufelder im Vordergrund. Die Geometrieparameter der einzelnen Permanentmagneten in den geeigneten Grundmagnetsystemen werden mit klassischen Optimierungsalgorithmen in direkter Kopplung zu stationären FEM-Simulationen optimiert, so dass bei einem streng limitierten Gesamtgewicht die generierte Lorentzkraft an einem definierten Referenzkanal maximal wird. Dabei stehen parallel auch die strukturmechanische Untersuchung der Permanentmagnethalterung und der Einfluss der Positionierung sowie der Temperatur der Einzelmagneten im Fokus. Es wird herausgearbeitet, dass mit einer geschickten Flussführung unter Einsatz von Halbacharrays die generierte Lorentzkraft, bei gleichem Systemgewicht und gleicher Fließgeschwindigkeit im Kanal, gegenüber herkömmlichen Systemen mehr als verdreifacht werden kann. Bei konstanter Auflösung des Kraftmesssystems ist es dadurch insgesamt möglich die Geschwindigkeit des Fluids um den Faktor von drei besser aufzulösen, was eine grundlegende Verbesserung der Auflösung dieses Messprinzips darstellt. Diese optimierte Halbacharraykombination sowie ein Referenzsystem, basierend auf dem herkömmlichen Design, wurden real aufgebaut und magnetisch mit einer Rasterfeldmessung charakterisiert. Weiterhin wurden erste Lorentzkraftanemometrische Experimente mit diesen Magnetsystemen durchgeführt und die Ergebnisse mit den Prognosen aus der Simulation verglichen. Die theoretisch ermittelte Verbesserung wurde damit auch praktisch nachgewiesen.



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Lübbers, Benedikt;
AlGaN-based pH-sensors : impedance characterisation, optimisation and application for foetal blood sampling. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2013. - Online-Ressource (PDF-Datei: XXVIII, 352 S., 5,67 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Die fötale Mikroblutuntersuchung wird zur Überwachung der Sauerstoffversorgung von Föten während der Geburt eingesetzt. Mit herkömmlichen Blutgasanalysatoren kommt es allerdings immer wieder zu Schwierigkeiten da nur sehr geringe Mengen fötalen Blutes (wenige 10 myl) für die Untersuchung zur Verfügung stehen. Ionensensitiven Feldeffekttransistoren (ISFET) bieten durch ihre Miniaturisierbarkeit das Potential das benötigte Volumen wesentlich zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit wird die Grundlage für die Anwendung von Aluminium-Gallium-Nitrid(AlGaN)-basierten ISFETs für die fötale Mikroblutuntersuchung geschaffen. Dazu werden AlGaN/GaN-Heterostrukturen mit Metall- und Elektrolytkontakt impedanzspektroskopisch charakterisiert. Es wird gezeigt, dass das standardmäßig verwendete eindimensionale Ersatzschaltbild die zweidimensionale Verarmungscharakteristik des zweidimensionalen Elektronengases nicht ausreichend genau beschreibt. Daher wird ein erweitertes Ersatzschaltbild unter Verwendung von sogenannten "constant phase elements" hergeleitet und verifiziert. Auf Basis des neuen Ersatzschaltbildes werden Drifteinflüsse charakterisiert sowie die pH-Sensitivität der AlGaN-pH-Sensoren bestimmt. Neben der lichtinduzierten Drift durch persistente Photoleitung, kann auch eine langsame elektrochemische Korrosion des Sensors nachgewiesen werden. Für die Reduzierung der lichtinduzierten Drift wird die kontinuierliche Beleuchtung der Sensoren untersucht und eine deutliche Verkürzung der Driftdauer für rotes Licht festgestellt. Die Vergrößerung der Dicke der GaN-Deckschicht und die Reduzierung des Aluminiumgehalts in der AlGaN Barriereschicht erhöht nachweislich die Korrosionbeständigkeit der Sensoren.Unter Verwendung dieser Optimierungsschritte wird gezeigt, dass eine Genauigkeit von ±0.03pH für die pH-Wert-Bestimmung in verschiedenste wässrige Lösungen sowie für Nabelschnurblut erreicht werden kann. Die erzielten Ergebnisse werden für die Entwicklung eines Mikro-Blut-pH Analysators mit einem Minimal-Probenvolumen von nur 10myl verwendet, der die Genauigkeits- und Präzisionsanforderungen der Richtlinie der Bundesärtzekammer erfüllt. Im Rahmen dieser Arbeit wird damit erstmalig gezeigt, dass AlGaN-basierte pH-Sensoren für die genaue und präzise Bestimmung des pH-Wertes in komplexen biochemischen Flüssigkeiten wie z.B. Nabelschnurblut geeignet sind.



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Gerbach, Ronny;
Zerstörungsfreie Charakterisierung mikromechanischer Strukturen für produktionsbegleitende Anwendungen. - Halle (Saale) : Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik IWM, 2012. - XIX, 130, XII S.. - (Wissenschaftlicher Bericht) : Zugl.: Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Enth. außerdem: Thesen

Die Überwachung von Fertigungsschritten in der Mikrosystemtechnik ist ein wichtiger Punkt zur Erhöhung der Ausbeute und zur Reduzierung von Produktionskosten. Dies beinhaltet eine Charakterisierung aller Systembestandteile in frühzeitigen Produktionsschritten und ein Aussortieren fehlerhafter Bauelemente. Eine besondere Herausforderung stellen die mechanischen Bestandteile der Mikrosysteme dar, für deren Charakterisierung nichtelektrische Messgrößen benötigt werden und somit ein Einsatz der in der Mikroelektronik standardmäßig verwendeten Testmethoden nicht möglich ist. Die vorliegende Arbeit stellt grundlegende Untersuchungen an mikromechanischen Strukturen vor, deren Ergebnisse für eine zerstörungsfreie Strukturcharakterisierung in frühen Produktionsschritten eingesetzt werden können. Hierfür werden das Verformungsverhalten und die Eigenschwingungen mikromechanischer Balken, Platten und Membran numerisch mit der Finite-Elemente-Methode und experimentell mittels Weißlichtinterferometrie und Laser-Doppler-Vibrometrie untersucht. Aufbauend auf den ermittelten Eigenschaften werden gesuchte Geometrie- und mechanische Materialkenngrößen durch simulationsgestützte Parameteridentifikationen bestimmt und durch zerstörende Prüfmethoden validiert. Darüber hinaus werden Untersuchung von Bauelementen mit künstlich erzeugten Fehlern, die in Defekttyp und -geometrie möglichen Herstellungsschäden bei der Fertigung von Mikrosystemen entsprechen, vorgestellt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen werden mögliche Anwendungen wie auch Einsatzgrenzen der entwickelten Methoden aufgezeigt und beurteilt.



Król, József;
Beitrag zur Integration von thermomechanischen flüssigkristallinen Elastomeren als Aktor in die Mikromechanik, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: VIII, 134 S., 2,52 MB) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Enth. außerdem: Thesen

Die vorliegende Arbeit ist ein Beitrag zur monolithischen Integration von thermomechanischen flüssigkristallinen Elastomeren (FULCE) als Aktor in die Mikromechanik. Es wird dargestellt, welche üblichen Aktoren in der Mikromechanik verwendet werden und verdeutlicht, welche Vorteile eine neuartige Aktorfamilie, die funktionellen flüssigkristallinen Elastomere herausstellt. Aus der Sicht der Anwendung wird der potentielle Aktorwerkstoff beschrieben und das mögliche Anwendungsgebiet in der Mikro- beziehungsweise Nanotechnologie eingeschränkt. Die Randbedingungen der Mikromechanik, die für den Einsatz des Aktors notwendig sind, werden erarbeitet. Es werden Literaturangaben bezüglich der mechanischen Aktorspannung experimentell untersucht, und es wird ein möglicher Ablaufplan für die erfolgreiche nicht-hybride Integration des Werkstoffes dargestellt. Aus dem potentiellen Aktorwerkstoff wird durch Prozessierung der Aktor hergestellt. Bei den Demonstratoren wird die Funktionsfähigkeit des Aktors mittels optischer Polarisationsmikroskopie sowie mittels thermoelastische Experimente als Funktionstests nachgewiesen. Für die Weiterführung der Forschung werden Hinweise vorgeschlagen.



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Hecht, Kerstin;
Entwicklung eines Laserstrahlpolierverfahrens für Quarzglasoberflächen
[Online-Ausg.]. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2012. - Online-Ressource (PDF-Datei: 200 S., 6,09 MB). - (Werkstofftechnik aktuell ; 8) : Ilmenau, Techn. Univ., Diss., 2012
Parallel als Druckausg. erschienen

Ziel der Laserstrahlpolitur ist die schnelle, gleichmäßige, formerhaltende Glättung des Rauheitsprofils einer Quarzglasoberfläche. Der Laser wirkt dabei geometrieunabhängig, in der Art eines schnellen Subaperturwerkzeuges. Verschieden spanend bearbeitet Proben werden mittels Laserstrahlung poliert, wobei die Prozesseinflussgrößen, die Wechselwirkungen zwischen Laserstrahlung und Quarzglas sowie die Auswertung der Ergebnisse hinsichtlich Oberflächenqualität und Beeinflussung von Spannungen bzw. mechanischen Eigenschaften, die Untersuchungen und die Entwicklung eines industriell einsetzbaren Laserstrahlpolierverfahrens unterstützen. Experimentplanung, -durchführung und -auswertung erfolgen unter Anwendung statistischer Methoden. Die Temperatur wird während der Politur mit Pyrometer und Wärmebildkamera überwacht. Die Einsatzgebiete des Verfahrens liegen u.a. beim Polieren von 2D- und 2½D Bauteilen, Werkzeugformeinsätzen (Kunststoffverarbeitung) und in Teilbereichen optischer Komponenten.



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