Studienabschlussarbeiten

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Keil, Thomas;
Entwicklung eines Systems zum vollautomatischen Endeffektorwechsel für das Handling-System einer Elektronenstrahl-Lithographieanlage. - 152 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption eines Systems, welches einen vollautomatischen Endeffektorwechsel in einem Halbleiter-EFEM realisiert. Dabei wurden die mechanische und elektrische Schnittstelle zwischen Roboter und Endeffektor, die Lagerung ungenutzter Endeffektoren, ein Sicherheitskonzept für das Wechselsystem sowie eine Testumgebung bearbeitet. Für das System wurde ein Wechselverfahren konzipiert und ein optimales Wechselprinzip abgeleitet. Die Schnittstelle zwischen Roboter und Endeffektor wurde bezüglich des Aufbaus, der Art und Lage der Koppelelemente, notwendiger Aktorik und Sensorik, der Übertragung elektrischer Signale sowie Justierung präzisiert. Für die Lagerung der Endeffektoren wurde ein Konzept für ein geeignetes Magazin erstellt. Das Konzept beinhaltet die Festlegung des Aufbaus und der Anordnung des Magazins im EFEM sowie die Erarbeitung einer Schnittstelle zum EEF. Die erarbeiteten Verfahrensschritte des Endeffektor-Wechselsystems wurden bezüglich der Abläufe und Verfahren präzisiert und unter Berücksichtigung der erarbeiteten Aktorik und Sensorik zu komplexen Prozessen mit hoher Systemsicherheit zusammengestellt. Für die Inbetriebnahme und Testphase des Wechselsystems wurde eine Testumgebung erarbeitet. Diese beinhaltet Festlegungen und Empfehlungen für Testinhalte, Testabläufe und verwendete Funktionselemente sowie Messmittel.



Sarnow, Nicky;
Konstruktion eines Messaufbaus für die Vermessung von geometrischen Abweichungen an ebenen Führungen. - 96 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Messsystem zur hochpräzisen Ebenheitsmessung von Führungsbahnen und Führungsflächen (250 mm x 250 mm) entwickelt. Hierfür wurde der Stand der Technik aufgezeigt, ein neuartiges Prinzip entwickelt und praktische Messungen zum Test des Prinzips durchgeführt. Das Messsystem erlaubt die Ermittlung der Höhenbewegung und Verkippung (Nickwinkel, Gierwinkel) eines sich bewegenden geführten Objektes. Auf Grundlage dieser Informationen kann auf das Führungsflächenprofil der Führungsfläche geschlossen werden. Als Messmittel werden für die Höhenmessung ein Zweistrahl-Interferometer und für die Winkelmessung ein Autokollimationsfernrohr verwendet. Dadurch kann eine Messauflösung der Höhenbewegung von bis zu 5 nm und der Winkelmessung von bis zu 0,0005" erreicht werden. Das entwickelte Konzept der Höhenmessung wurde durch ein Patent geschützt. Es ist ein detaillierter Messablauf aufgeführt, wodurch eine Relation aller Messpunkte der Führungsfläche zu einem Bezugspunkt der Messung entsteht. Verschiedene Messanordnungen zeigen die Möglichkeiten einer haltautomatischen, als auch vollautomatischen Vermessung der Führungsfläche. Der optimale Messaufbau ist in einem erweiterten technischen Prinzip zusammengefasst, welches präzisierte Informationen zu dem Gesamtmesssystem beinhaltet.



Xu, Wanli;
Konstruktion eines Messstandes zur Kalibierung von Flächenmaßverkörperungen. - 110 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Die Entwicklung eines Positioniersystems fordert eine stetige Erhöhung der Positioniergenauigkeit, die von der auf diesem System eingesetzten Maßverkörperung abhängt. Ziel dieser Arbeit war die Konzeption eines Messstandes, der die Vermessung von Maßverkörperungen mit den Abmessungen von 250 mm×250 mm mit einer Restunsicherheit < 0,1 [my]m erlaubt. Zur Untersuchung der Messbarkeit der Fertigungsfehler auf der Maßverkörperung wurden die Fertigungsverfahren und die dabei auftretenden Fehler zunächst untersucht und dabei ihre Einflüsse auf die Messsignale berücksichtigt. Das Messprinzip des zu konzipierenden Messstandes basiert auf dem Prinzip des Längenkomparators. Nach dem Vergleich der Längenmessverfahren anhand des Messbereiches und der Messauflösung wurden die inkremental- und interferenzoptischen Messverfahren für diesen Messtand gewählt. Danach erfolgte die Analyse der verschiedenen Konzepte für diesen Messstand. Nach dem Vergleich wurde ein optimales Lösungskonzept ausgewählt. Weiterhin wurden die auftretenden Fehler des mechanischen und optischen Grundaufbaus und die systematischen Fehler der gewählten Messsysteme untersucht. Die Umweltbedingungen können die Messgenauigkeit des Messsystems besonders bei der Laserinterferometermessung stark beeinflussen. Abschließend wurde die Summe der Restunsicherheiten dieses Messstandes bestimmt.



Riehle, Alexander;
Fokussierhilfen für Funduskameras. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Diese Diplomarbeit beschäftigte sich mit Fokussierhilfen von mydriatischer Funduskamers. - Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Notwendigkeit einer Fokussierhilfe für den Betrieb solcher, mit Infrarotlicht arbeitenden, Funduskameras aufgezeigt. Auf Basis einer Analyse der Funktionselemente der Fokussierhilfe, hinsichtlich Optik und Mechanik, wurde eine Neukonstruktion durchgeführt. - Ziele waren dabei eine Reduzierung der Herstellungskosten und eine Vereinfachung des Aufbaus. - Als Ergebnis konnte eine, im Teileaufwand, deutlich minimierte Variante der Fokussierhilfe aufgezeigt werden mit einer Reduzierung der Herstellungskosten von mehr als die Hälfte.



Gembus, Christian;
Topologieoptimierung eines Tetraederspiegels für eine hochgenaue Mess- und Positioniermaschine. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Ein neues 3D Messkonzept der Nanomessmaschine NMM 1&hardcy; der Technischen Universität Ilmenau nutzt einen tetraedrischen Spiegelträger aus Zerodur® als Positioniertisch. Dabei reflektieren die mit Aluminium beschichteten Spiegelflächen die von raumfesten Messinterferometern gesendeten Laserstrahlen zur interferrometrischen Positionsbestimmung von Tisch mitsamt Objekt in Nanometerdimensionen. Das Ziel dieser Diplomarbeit ist die Analyse, Simulation und Optimierung des Spiegelträgers. Dazu wurde die kommerzielle Finite-Elemente-Methode-Software ANSYS verwendet, um die statischen und dynamischen Eigenschaften des bestehenden Spiegeldesigns mit seiner 3-Punkt-Auflage mit Kugel-V-Nut-Paarungen unter dem Einfluss der Randbedingungen Gravitation und Beschleunigung durch Aktuatoren zu ermitteln. Als Optimierungswerkzeug wurde ein Topologieoptimierungsalgorithmus von Lopes (2005) in der Programmiersprache "ANSYS Parametric Design Language&hardcy; (APDL) genutzt. Dieser Algorithmus ist in der Lage, Optimierungsprobleme mit inerten Kräften zu lösen, indem er die Optimierungsmethode Optimality Criteria (OC), das Materialmodel Simple Isotropic Material with Penalization&hardcy; (SIMP) und die Kontinuitätsmethode zur Vermeidung lokaler Minima anwendet. Desweiteren wurde der Algorithmus an das bestehende Problem angepasst und durch Fertigungrichtlinien erweitert, welche Hinterschneidungen in der Materialverteilung verbieten. Der Sinn dieser Fertigungsrichtlinien besteht darin, die Nachbearbeitung der berechneten Materialverteilung im Hinblick der Erstellung eines fertigbaren Entwurfes zu vereinfachen, da die Möglichkeiten zur Bearbeitung von Zerodur® auf typische Prozesse der Glasbearbeitung sind. Dazu gehören z.B. das Herausbohren der Grobstruktur und die anschließende Bearbeitung mit CNC-Schleifmethoden. Die durch die Optimierung erhaltenen Designvorschläge mit und ohne Hinterschneidungen wurden zur Erstellung von CAD-Modellen in SolidWorks genutzt. Anschließend wurden die verschiedenen Spiegelträgervarianten erneut in ANSYS auf ihre Mindesteigenschaften hin analysiert. Dazu zählen die erreichte Massenreduzierung, die Eigenfrequenz, von-Mises-Spannungen und die Verformung der Spiegelfläche senkrecht zur Oberfläche. Abschließend wurden die Spiegelkonzepte einer Bewertung mit festgelegten Kriterien und Wichtungen unterzogen, um das beste Konzept zu ermitteln.



Rückwardt, Matthias;
Hohlwellen-Universaldrehgeber für die Schwerindustrie. - 101 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008

Ziel der gestellten Aufgabe war die Konstruktion eines Hohlwellen-Universaldrehgebers für die Schwerindustrie unter Weiterführung des Unit One-Prinzips. - Bei der Analyse der Aufgabenstellung wurden die sich für die Konstruktion ergebenden Teilfunktionen des UOH 6 abgeleitet sowie der Drehgeber FGH 6 und das Unit One-Prinzip der Firma Johannes Hübner vorgestellt. - Es wurde eine Markt- und Literaturrecherche zu verfügbaren Abtastkonzepten, den vorhandenen Mitbewerber und einsetzbaren Bauteilen durchgeführt, um den aktuellen Stand der Technik auf diesen Gebieten wiederzugeben. - Für die einzelnen Teilfunktionen des Hohlwellen-Universaldrehgebers wurden unterschiedliche Lösungsprinzipien erarbeitet und mittels wirtschaftlicher und technischer Kriterien bewertet. Die gefundenen Lösungsvarianten wurden zu einer Gesamtlösung kombiniert und konstruktiv in Form eines 3D-CAD Modells, eines Technischen Entwurfes und der zugehörigen Stückliste umgesetzt. Bei der Auswahl eines optimalen Funktionsprinzips und der anschließenden Gestaltung der Bauteile wurde neben der Entwicklung eines kostengünstigen Produkts besonderer Wert auf eine einfache Montage und Justage bei der Endfertigung des Drehgebers gelegt. - Der vorgestellte Entwurf repräsentiert eine optimale Lösung der Aufgabenstellung. Darüber hinaus kann der UOH 6 auch Ausgangsbasis für weitere Hohlwellendrehgeber sein, da aufbauend auf das Lagerkonzept leicht eine Variation der Abtastung vorgenommen werden kann. - Bei der Beschreibung der unterschiedlichen Lösungsvarianten wurden verschiedene Prinzipien vorgestellt, die im Rahmen der Diplomarbeit zwar keine Umsetzung fanden, jedoch als Anregungen für die Entwicklung weiterer Drehgeber dienen können.



Mooz, David;
Entwicklung neuer Konzepte und Anordnungen für Mehrkoordinatendirektantriebssysteme. - 73 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines universellen Entwicklungsalgorithmus zur Struktursynthese von Positioniereinrichtungen, welche ersatzweise in dieser Arbeit als Getriebe angesehen werden. Ausgehend vom Satz von GRÜBLER, können für serielle und parallele Getriebe Berechnungen zu deren Freiheitsgrad erfolgen. Mit diesem Werkzeug können systematisch verschiedene Getriebekonfigurationen erzeugt werden. Für die geforderte ebene Positionieraufgabe, ergibt sich eine Variantenvielfalt, die von Hand nicht analysiert werden kann. Dafür wurde ein Sortierungsverfahren vorgestellt, das geeignete Lösungen ausfiltert. Dabei werden verschiedene strukturelle Eigenschaften von Getrieben auf- oder abgewertet, so dass sich manuell verwertbare Lösungsmengen erzeugen lassen. Eine Endauswahl von vier Varianten wird analysiert und einer Grobkonstruktion unterworfen, so dass sich Antriebsparameter, benötigte Aufstellflächen und die Gestalt einzelner Bauelement abschätzen lassen.



Heinke, Tobias;
Optimierung eines Elektronenbeschleunigers durch Einbringen von Kurzschlussstiften. - 99 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Eine Behandlungsmöglichkeit für Tumorpatienten ist die Strahlentherapie mit Hilfe von medizinisch genutzten Elektronenlinearbeschleunigern. Diese sind jedoch auf Grund ihrer starren internen Struktur nicht für mehrere Energiebereiche optimierbar. Durch ein definiertes Einbringen von Kurzschlussstiften in zwei Seitenzellen des Beschleunigers kann die Charakteristik des Elektronenstrahls für niedrige Energien jedoch vorteilhaft modifiziert werden. - Ziel der Arbeit war die Entwicklung einer automatischen Verfahreinheit zum kontrollierten Einbringen und Ausfahren der Kurzschlussstifte für den von Siemens Medical Solutions genutzten Elektronenlinearbeschleuniger Typ 8067. Hierfür wurde nach ausgiebiger Analyse und Beschreibung der intern ablaufenden Prozesse der gesamte konstruktive Entwicklungsprozess durchlaufen und dokumentiert. Nach Auswahl eines geeigneten technischen Prinzips erfolgten die konstruktive Umsetzung in einem 3D-Modell sowie die Ableitung der Zeichnungssätze. Zum Testen der geforderten Lebensdauer der Einheit wurde ein entsprechender Versuchstand aufgebaut. Die Ansteuerung der Peripherie erfolgte mit Hilfe eines selbst entwickelten Programms auf Basis der Programmieroberfläche LabVIEW. - Nach Auswertung der Messergebnisse soll zukünftig ein endproduktnahes Fertigungsmuster entstehen, welches in ausgiebigen Testreihen untersucht werden wird. Mit Hilfe der entwickelten Einheit kann, auf Grund der höheren Dosisraten am Ausgang des Beschleunigers, die Expositionszeit für den Patienten während der Strahlenbehandlung reduziert werden. Zusätzlich wurde eine Erweiterung des Einsatzspektrums des Linearbeschleunigers hin zu niedrigen Energien erzielt. Somit kann langfristig ein Beitrag zur flächendeckenden Therapiebehandlung geleistet werden, da die Anschaffung mehrerer kostenintensiver und nur für bestimmte Energiebereiche optimierter Bestrahlungsanlagen entfallen könnte.



Ortlepp, Ingo;
Entwicklung eines berührungslosen Messgerätes für rotationssymmetrische Teile. - 153 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2007

Durch gestiegene Qualitätsanforderungen, verkürzte Taktzeiten und diverse Zertifizierungen (wie z. B. die ISO 9001:2000) müssen moderne Messgeräte hochgenau, schnell und reproduzierbar arbeiten. Dabei geht der Trend zu berührungslosen Messverfahren, die aufgrund des fehlenden mechanischen Kontakts zwischen Messobjekt und Messgerät das Messobjekt nicht beeinflussen und eine schnelle Messwertaufnahme ermöglichen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erweiterung eines taktilen Messgerätes für rotationssymmetrische Teile um ein berührungsloses Messverfahren. Eine Marktanalyse sowie eine Literatur- und Patentrecherche bilden die Grundlage für den konstruktiven Entwicklungsprozess. Mit Hilfe einer Konstruktionskritik wird die Eignung des taktilen Grundaufbaus für ein berührungsloses Messverfahren überprüft. Im Folgenden werden verschiedene Messverfahren systematisch auf ihre Eignung für die Messaufgabe untersucht, für das gewählte Messverfahren verschiedene Anordnungen bewertet und eine Fehlerbetrachung durchgeführt. Ausgehend vom gewählten Messverfahren wird das technische Prinzip aufgestellt, wobei die vorangegangene Konstruktionskritik einfließt. Abschließend wird die Umsetzung des technischen Prinzips in die konkrete Gestalt des Messgerätes beschrieben, eine Fehlerbetrachtung durchgeführt und ein kompletter Zeichnungssatz erstellt.



Traut, Michael;
Entwicklung von Gleitlagersystemen für Pennymotoren. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2006

Während der Arbeit wurden tribologische und konstruktive Optimierungen an Motor und Lager vorgenommen und getestet. Einige Maßnahmen waren zielführend und verbesserten die Verschleißfestigkeit des Lagers. - Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Miniaturgleitlagersystems für einen Mikromotor. Es werden technologische, konstruktive und tribologische Konzepte theoretisch untersucht und anschließend am realen Motor getestet, um ihre Wirksamkeit festzustellen. Ziel jeder Maßnahme ist die Verringerung des Lagerverschleißes und somit die Erhöhung der Lebensdauer des Motors. - Nach einer Recherche zum Stand der Technik und zu Neuentwicklungen im Bereich der Miniaturgleitlager wird der Motor-Ist-Zustand untersucht. Konstruktive Bedingungen und Umgebungsparameter, welche Einfluss auf die Lagerbelastung und den Verschleiß haben, werden erfasst, bewertet und in einer anschließenden Optimierung verbessert. Ergebnisse der Recherche und konstruktive Änderungen am Motor und dem Lager, die besondere Aussicht auf eine messbare Verschleißminderung haben, werden umgesetzt und getestet. Bei den Versuchen wird die Methodik der statistischen Versuchsplanung eingesetzt.