Messunsicherheitsbetrachtung für die Kalibrierung von keramischen Wärmestromsensoren. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen - Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021, (2021), S. 23-34
Der Beitrag zeigt die Bedeutung neuer thermischer Messverfahren für den Fahrzeugentwicklungsprozess im Bereich des Thermomanagements von Elektrofahrzeugen. Die Messung der Wärmestromdichte mit geeigneten Sensoren kann einen wichtigen Beitrag in der zukünftigen thermischen Abstimmung liefern. Hierfür werden neue keramische Wärmestromsensoren entwickelt, deren Grundprinzip erläutert wird. Für diese Wärmestromsensoren wird zudem eine geeignete Kalibriereinrichtung konstruiert. Das Funktionsprinzip dieser Kalibriereinrichtung sowie die messtechnischen Herausforderungen werden ebenfalls betrachtet. Abschließend werden sowohl wichtige Einflussfaktoren als auch grundlegende Messunsicherheitsbeiträge für den Wärmestromsensor und die Kalibriereinrichtung vorgestellt.
https://doi.org/10.51202/9783181023907-23
Frequenzkamm-gekoppelte Metrologielaser für den Einsatz in Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen - Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021, (2021), S. 209-222
https://doi.org/10.51202/9783181023907-209
Steifigkeitskalibrierung von Cantilevern : rückführbares Messen der Kraft-Weg-Kennline. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen - Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021, (2021), S. 189-196
https://doi.org/10.51202/9783181023907-189
Nach der Neudefinition des Kilogramms: Darstellung kleiner Kräfte. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen - Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021, (2021), S. 147-157
https://doi.org/10.51202/9783181023907-147
Unsicherheitsbetrachtungen zur Charakterisierung von Mikrokugeln auf Basis von AFM-Oberflächenscans. - In: Messunsicherheit praxisgerecht bestimmen - Prüfprozesse in der industriellen Praxis 2021, (2021), S. 121-132
https://doi.org/10.51202/9783181023907-121
Implementation options of control systems for a cantilever calibration device. - In: Proceedings of 2021 IV International Conference on Control in Technical Systems (CTS), (2021), S. 3-6
The article describes global approaches to control of the cantilever calibration device. The idea of the device consists in electromagnetic compensation of the influence of cantilever forces. The development of regulators is based on the simulation of mechanical processes when the cantilever is applied to the load cell with the principle of electromagnetic compensation; the identification of the processes is performed. In addition, in the course of the study, a comparison was made of PID controllers implemented on various actuator systems: an analog circuit, a current source, a dSPACE real-time system, a microcontroller. The purpose of developing and comparing regulators was to improve characteristics of the system: regulation time, overshoot, noise amplitude.
https://doi.org/10.1109/CTS53513.2021.9562880
Traceable 5D-nanofabrication with nano positioning and nano measuring machines. - In: Proceedings of the 21st International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, (2021), S. 333-336
Today, besides the ongoing progress in the reduction of feature sizes, the measuring and fabrication of freeform surfaces with nanometre uncertainty, e.g. for aspheric lenses or structures with high aspect ratios, are a challenging task. Usually, dealing with such objects is limited by the local tilt angle between the object surface and the tool axis. There are different approaches to perform such measurements. In this paper, an extension of the Nano Measuring Machine NMM-1 with two rotational axes is described. With the proposed setup, it is possible to orientate the tool-axis perpendicular to the sample in every position, allowing larger angles to be measured / structured and minimising the uncertainty of the process e.g. due to the tilt dependency of the tool. Various machine designs are investigated and finally a solution with one rotary and one goniometer stage is integrated, preserving the existing machine infrastructure and allowing the addressability of a full hemisphere without limiting the measuring volume. As the tool centre point maintains its position during tool rotation, the Abbe principle is still fulfilled in every angular orientation. Emphasis was put on the metrological traceability of the whole system, including linear and rotary axes as well the tool itself. This was achieved by using a reference hemisphere, compensating the trajectory errors of the rotational axes. For the developed arrangement, the measurement uncertainty was investigated and several strategies for an in-situ-calibration of the additional axes are described. Finally, nanofabrication on large slopes is demonstrated.
On the development of five-axes nanopositioning machines for measurement and fabrication purposes based on Cartesian systems. - In: Proceedings of the 21st International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, (2021), S. 213-216
Utilization of a commercial EMFC system as component in a Kibble balance :
Nutzung eines kommerziellen EMK-Systems als Bestandteil einer Kibble-Waage. - In: Technisches Messen, ISSN 2196-7113, Bd. 88 (2021), S. S8-S13
Eine Planck-Waage ist eine einfach bedienbare und vergleichsweise kostengünstige Umsetzung des Kalibrierprinzips einer Kibblewaage. Zu diesem Zweck besteht das Gesamtsystem möglichst aus kommerziell verfügbaren Komponenten wie z.B. einer Wägezelle nach dem Prinzp der elektromagnetischen Kraftkompenastion. Diese dient sowohl der Aufnahme des Masseprüflings im Wägemodus, als auch zur Führung im Bewegungsmodus. Da Abweichungen vom Idealverhalten bezüglich Kraft- und Momentenaufnahme sowie der Bewegungstrajektorie großen Einfluss auf das Messergebnis haben, müssen diese analysiert und im Messprozess berücksichtigt werde
https://doi.org/10.1515/teme-2021-0053
Stiffness calibration of AFM cantilevers :
Steifigkeitsmessungen von AFM-Cantilevern. - In: Technisches Messen, ISSN 2196-7113, Bd. 88 (2021), S. S3-S7
Zur rückführbaren Kraftmessung mit AFM-Cantilevern ist aufgrund von Fertigungstoleranzen eine individuelle Kalibrierung jedes einzelnen Cantilevers notwendig. An der TU-Ilmenau wurde ein Prüfstand entwickelt, welcher die Steifigkeit nach einem statisch experimentellen Verfahren bestimmt. Dabei wird der Cantilever um einen definierten Weg ausgelenkt und die dazu notwendige Kraft gemessen. Die Wegmessung erfolgt durch ein kommerzielles Differenzinterferometer und die Kraftmessung mithilfe einer neu entwickelten Wägezelle. In diesem Artikel wird die Funktion des Prüfstandes am Beispiel einer Kalibrierung beschrieben und ein Messunsicherheitsbudget aufgestellt. Die relative Messunsicherheit beträgt ca. 1,5 % bei einer maximalen Kalibrierkraft von <100 nN. Eine anschließende Untersuchung des Cantilevers ergab keine nachweisbaren Schäden an dessen Spitze.
https://doi.org/10.1515/teme-2021-0046