Forschungsprojekte

Das Vorhaben gliedert sich in das Förderformat „eTeach-Freiräume“ des eTeach-Netzwerk Thüringens ein, welches vom Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft gefördert wird (Förderkennzeichen: FS_27). Dabei wird den Lehrenden die Möglichkeit geboten, ihre Lehr- und Lernformate weiterzuentwickeln. Ziel der Weiterentwicklung ist es den fachlichen und überfachlichen Kompetenzerwerb der Studierenden zu unterstützen, den Lernerfolg der Studierenden zu verbessern und die Zugänglichkeit zur Lehrveranstaltung zu erhöhen.
Ziel dieses Vorhabens ist es, aktuelle Forschungsergebnisse und klassische Lehrinhalte zu verbinden und den Studierenden die Zugänglichkeit dieser über innovative kurze Lehrvideos zu eröffnen. Als Transfermöglichkeit ist die Integration der erstellten Lehr-/Lern Videos in deutscher und englischer Sprache auf der Lernplattform Moodle, auf der Fachgebietsinternetseite und/oder auf Social-Media-Plattformen geplant.

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DFG-Projekt BE 6553/2-1 im Rahmen des deutsch-russischen Paketantrages PAK907 „Magnetic hybrid materials with complex internal interactions“
Klassische magnetische Hybridmaterialien beinhalten entweder magnetisch weiche oder magnetisch harte Partikel. Dementsprechend haben sie entweder einen aktiven magnetorheologischen Effekt oder sind durch die Vormagnetisierung der magnetisch harten Partikel mit passiven magnetorheologischen Eigenschaften versehen. Im Rahmen dieses Forschungsverbundes aus russischen und deutschen Arbeitsgruppen kombinieren wir durch Mischung magnetisch harter und magnetisch weicher Partikel in einer elastomeren Matrix aktive und passive magnetorheologische Eigenschaften. Dabei besteht das Ziel, entsprechende Materialien auf der Basis eines detaillierten mikroskopischen Verständnisses maßgeschneidert für sensorische Anwendungen zu synthetisieren. Der Schwerpunkt liegt auf Untersuchungen von magnetischen Hybridmaterialien in der technischen Anwendung in Aktor- und Sensorsystemen. Die komplexen Partikel-Partikel- und Partikel-Matrix-Wechselwirkungen auf mikroskopischer Ebene sind Schlüsseleigenschaften für die Realisierung von einstellbaren, adaptiven Funktionselemente, die aus solchen “intelligenten Materialien“ bestehen und durch steuerbare magnetische Felder kontrolliert werden können.

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DFG-Projekt ZI 540/20-1 des

PRIORITY PROGRAMME - SOFT MATERIAL ROBOTIC SYSTEMS (SMRS)

mehr Details unter www.SPP2100.de

Das Projekt ist ein Gemeinschaftsprojekt der TU Ilmenau (Prof. Zimmermann) und der TU Dresden (Prof. Odenbach)

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Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und experimentelle Validierung von modellbasierten Synthesemethoden und Syntheserichtlinien für nachgiebige Mechanismen (NM) in der Kraftmess- und Wägetechnik. Erstmals soll ein analytisches Modell auf Basis der grundlegenden Erforschung physikalischer Effekte, wie elastische Nachwirkungen und Temperaturabhängigkeiten gebildet werden. Nach derzeitigem Kenntnisstand bestehen für Verformungskörper in der Kraftmess- und Wägetechnik keine geeigneten Syntheseansätze. Systeme in diesem Fachbereich stellen spezifische Anforderungen an die konstruktive Gestaltung der NM, wodurch neuartige Synthesemethoden benötigt werden. Durch das Projekt soll ein wesentlicher Beitrag geleistet werden, diese Lücke im Stand der Forschung zu schließen. Durch messtechnische Untersuchungen ist zu prüfen, ob durch die erarbeiteten Modelle und Herangehensweisen die Unsicherheiten der reduziert werden können. Da die Fertigungsgüte einen erheblichen Einfluss auf die Bewegungseigenschaften einzelner Festkörpergelenke und gesamter NM hat, sollen Robustheits- und Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, um die Auswirkungen der Fertigungstoleranzen auf die Mechanismen zu quantifizieren. Nachdem das entwickelte analytische Modell messtechnisch verifiziert wurde, werden Synthesemethoden erarbeitet. Damit sollen neuartige Lösungen für die Gestaltung der NM als Kraftsensoren gefunden werden.
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Das Ziel des Projektes ist die Untersuchung intrinsisch nachgiebiger Tensegrity-Strukturen auf der Basis von hochelastischen Materialien mit ausgeprägt variabler Steifigkeit und Formänderungsfähigkeit für die Anwendung im Bereich der Soft-Material-Robotersysteme. Die Betrachtung spezieller nachgiebiger Materialien mit einem energielos (passiv) anpassungsfähigen dynamischen Verhalten, angewandt an die Tensegrity-Strukturen, ist ein wesentlicher Teil der Untersuchungen. Die zentrale Hypothese ist dabei: intrinsisch nachgiebige Tensegrity-Strukturen unterscheiden sich erheblich von anderen nachgiebigen Systemen und zwar durch deren Vorspannungszustand und spezifische Morphologie. Aufgrund dieser beiden Eigenschaften sind diese Strukturen insbesondere für zukunftsweisende Anwendungen in der Soft-Material-Robotik prädestiniert. Die Anwendung spezieller intelligenter Materialien in derartigen Strukturen zur gleichzeitigen Erzeugung aktuatorischer und sensorischer Eigenschaften führt zu hohem Grad funktioneller Integration. Deshalb werden im Projekt die Erforschung und die Analyse derartigen Strukturen und die Herleitung grundlegender Prinzipien deren anpassungsfähigen Verhaltens betrachtet, wobei ein holistischer Ansatz basierend auf strukturellen, material- und fertigungsseitigen Aspekten verwendet wird. Die Ergebnisse der Grundlagenforschung in diesem Projekt bilden die Grundlage für die Erforschung vom Potenzial, der Vorteile sowie der Grenzen nachgiebiger Tensegrity-Strukturen für die Anwendung in der Soft-Material-Robotik.
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Ziel des Vorhabens ist die Erarbeitung von Grundlagen zur Synthese nachgiebiger Mechanismen mit optimierten Festkörpergelenken. Als Schwerpunkt der 1. Projektphase wurden die Auswirkungen der Gelenkkontur auf die Mechanismuseigenschaften im Vergleich zum Starrkörpervorbild untersucht. Die Untersuchungen zeigen, dass Gelenke mit direkt im Mechanismus optimierten Polynomkonturen einen Vorteil gegenüber herkömmlichen Konturen bieten, da sie eine gleichzeitige Erhöhung von Bewegungsbereich und Präzision ermöglichen. Eine weitere Verbesserung kann durch die Verwendung unterschiedlicher Konturen in einem Mechanismus sowie eine günstige Gestaltung der Gelenkorientierung und Koppelgeometrie erreicht werden. Ausgehend von der 1. Phase existiert zusätzlicher Forschungsbedarf bei der geometrischen Gestaltung von monolithischen Mikro- und Nanopositioniersystemen mit Makroabmessungen. Hierbei liegt der Schwerpunkt auf der Weiterentwicklung einer neuartigen, gegenüber dem idealisierten Starrkörpermodell verbesserten Synthesemethode basierend auf den Gelenkdrehwinkeln. Diese erlaubt die gezielte geometrische Gestaltung von nachgiebigen Mechanismen unter Berücksichtigung des Einflusses der Skalierung.