Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK

Modelling and use of SysML behaviour models for achieving dynamic use cases of technical products in different VR-systems / Mahboob, Atif

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - XXIV, 248 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 38)

ISBN 978-3-86360-234-5
DOI 10.22032/dbt.47179
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000595
Preis (Druckausgabe): 29,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020

Inhalt

This thesis presents a method that aims at achieving generic behavioural descriptions for use in Virtual Reality (VR) that can also be reused to form dynamic use cases of a product in different VR-systems. The focus lies on reducing the overall preparation effort of VR-models and on achieving high reusability of already created models.
The core components of the thesis consist of the use of Model Based Systems Engineering (MBSE) to develop generic behavioural model descriptions, their use in building different use cases of a product in one VR-system and their reuse in different VR-systems as well. The Systems Modeling Language (SysML) is used to describe the behavioural models, the modelling process is described systematically and is also summarised in the form of general-purpose guidelines for later use. Furthermore, a dedicated physics engine is integrated with these descriptions.
Two VR prototypes are developed to demonstrate the effectivity and use of the presented method. Finally, one of the prototypes is put to empirical evaluation performed with the help of experts from academia as well as industry.

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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000595

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Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen / Schienbein, Ralf

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XXIV, 176 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 37)
ISBN 978-3-86360-229-1
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000376
Preis (Druckausgabe): 40,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020

Inhalt

Die vorliegende Arbeit beinhaltet Realisierungsmöglichkeiten des konstruktiven Aufbaus von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen (NPMM). Mit zusätzlichen rotatorischen Freiheiten wird die Limitierung kartesisch operierender NPMM hinsichtlich der Adressierbarkeit stark gekrümmter Objektgeometrien überwunden. Systematisch werden modular variierte Maschinenkonzepte im Hinblick auf die Realisierung mehrachsiger Bewegungen entwickelt. Ein hohes Potential zeigen Varianten mit drei unabhängigen linearen Bewegungen des Objektes in Kombination mit zwei unabhängigen Rotationen des Tools um einen gemeinsamen Momentanpol, der dauerhaft mit dem Arbeitspunkt des Tools und dem Abbepunkt der kartesischen NPMM übereinstimmt. Ein derartiger Aufbau, der ultrapräzise Rotationen eines Tools mit einer Masse ≤ 2 kg gewährleistet, wird innerhalb einer NPMM erprobt. Die Positionierabweichungen werden mit Fabry-Pérot-Interferometern gegenüber einem halbkugelförmigen Konkavspiegel in situ erfasst.

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Auswahl robuster Wirkprinzipien auf Basis einer Erweiterung des CPM/PDD-Ansatzes / Scheler, Marcel

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XVI, 262 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 36)
ISBN 978-3-86360-225-3
DOI 10.22032/dbt.45602
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000270
Preis (Druckausgabe): 25,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2020

Inhalt

Einige Autoren sehen mangelnde Robustheit gegenüber Störgrößen als Hauptursache für die heutigen Ausfälle von Produkten. Autoren aus der Konstruktionswissenschaft geben in diesem Zusammenhang an, dass sich Ausfälle durch Störgrößen am besten mit der Auswahl von Wirkprinzipien vermeiden lassen, die invariant oder innozent gegenüber Störgrößen sind bzw. Störgrößen kompensieren. Vor diesem Hintergrund analysiert die vorliegende Arbeit zunächst den heutigen Auswahlprozess für Wirkprinzipien. Danach wird das heutige Vorgehen zur methodischen Vermeidung von Ausfällen im Konstruktionsprozess erläutert. Darüber hinaus wird ein Konstruktionsprinzip vorgestellt, das den Einfluss von Störgrößen auf Produkte reduzieren kann. Aufbauend auf den Erkenntnissen entwickelt die vorliegende Arbeit eine Methode, die eine Bewertung und Auswahl von Wirkprinzipien in der Konzeptphase nach ihrer Robustheit erlaubt.

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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000270

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Untersuchung der Absicherung von Montageprozessen am Beispiel von Produktionsanläufen in der Automobilindustrie / Hesse, Miriam

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - XIV, 194 Seiten

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 35)
ISBN 978-3-86360-221-5
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000681
Preis (Druckausgabe): 20,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2019

Inhalt

Absicherungsmaßnahmen werden im Produktentwicklungsprozess zur Überprüfung von Eigenschaften und Funktionen eines Konstruktionsstands eingesetzt. Abweichungen von Zielvorgaben sollen frühzeitig erkannt und Erkenntnisse für die weitere Entwicklung gewonnen werden.
Das Ziel dieser Arbeit ist die Erarbeitung eines Vorgehens zur Analyse von Verbesserungspotentialen in der Absicherung. Der Fokus liegt dabei auf der Absicherung der Montage. Das Vorgehen wird anhand einer Fallstudie in der Automobilentwicklung dargestellt. Kern der Untersuchung ist die Identifikation der für die Montage relevanten Produkt- und Prozesseigenschaften und die Analyse spät im Entwicklungsprozess erkannter Zielabweichungen. Diese werden hier als Indikator für Verbesserungspotentiale in der Absicherung verwendet. Für die Analyseschritte der Fallstudie wurden große Mengen an Informationen aus der Dokumentation abgeschlossener Produktentwicklungsprojekte verarbeitet und dafür Text-Mining-Werkzeuge eingesetzt.

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Untersuchungen zum Schadensmechanismus Torsionsschwingbruch durch Kontaktermüdung an Schraubendruckfedern / Mack, Benjamin

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XVIII, 189 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 34)
ISBN 978-3-86360-198-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000564
Preis (Druckausgabe): 35,00 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden die Wirkzusammenhänge des Schadensmechanismus „Torsionsschwingbruch durch Kontaktermüdung“ untersucht und Möglichkeiten zur Quantifizierung des Schadensmechanismus aufgezeigt. Hierfür werden Federvarianten mit unterschiedlichen Anlageverhalten gefertigt, charakterisiert und geprüft. Mit den bisher etablierten Methoden kann das Anlageverhalten nicht lokal und zugleich bei einer definierten Federkraft bewertet werden. Vor diesem Hintergrund wird die Lichtspaltmethode entwickelt. Die Lichtspaltmethode eignet sich im Gegensatz zu numerischen Verfahren auch zur fertigungsnahen Beurteilung des Anlageverhaltens. Zusätzlich ermöglicht die Lichtspaltmethode einen höherwertigen FE-Abgleich im Endwindungsbereich, als ein Abgleich über die Federrate oder mittels druckempfindlichen Papiers. Auf Grundlage der Schwingfestigkeitsversuche an Schraubendruckfedern, den Erkenntnissen aus dem lokalen und kraftabhängigen Anlageverhalten im Endwindungsbereich sowie numerischen Berechnungen wird abschließend eine Vorgehensweise zur Auslegung der Endwindungsgeometrie bei erhöhter Schwingspielzahl aufgezeigt.

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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000564

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Untersuchung von Umlenkelementen zur Anwendung in der interferometrischen Längenmesstechnik / Kerstin John

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - 176 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 33)
ISBN 978-3-86360-197-3
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000555
Preis (Druckausgabe): 22,70 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt

Aufgrund ihrer hohen Auflösung in Kombination mit einem großen Messbereich nehmen Interferometer eine Spitzenrolle in der Präzisionslängenmesstechnik ein. Sie müssen üblicherweise so angeordnet werden, dass der Messstrahl das Messobjekt auf geradem, unabgeschattetem Weg erreicht. Durch eine Umlenkung und Faltung des Interferometermessstrahls lassen sich Flexibilität des Aufbaus und Zugänglichkeit des Messobjektes verbessern. Diese Arbeit untersucht den Einsatz von reflektierenden und refraktiven Strahlumlenkelementen in interferometrischen Messanordnungen im Hinblick auf ihre Übertragungseigenschaften sowie insensitive Bewegungsachsen, die die Strahleigenschaften nicht beeinflussen. Die durch Strahlumlenkung entstehenden Messfehler und Möglichkeiten ihrer Kompensation und Korrektur werden untersucht und in Gestaltungsrichtlinien zusammengefasst.

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Kraftgesteuerte Messzelle für Dilatometeranwendungen / Wohlfahrt, Fabian

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2019. - XVI, 179 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 32)
ISBN 978-3-86360-193-5
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000443
Preis (Druckausgabe): 16,80 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt

Werkstoffinnovation ist eine wesentliche treibende Kraft des 21. Jahrhunderts. Die Erforschung und Weiterentwicklung von Materialien führt zu höheren Anforderungen an Messgeräte, welche die zugehörigen Materialkenngrößen ermitteln. Im Bereich der Dilatometrie leitet sich ein Handlungsbedarf zur Reduzierung wesentlicher Störeinflüsse auf die Längenänderung von thermisch beeinflussten Proben ab. Ein besonderes Ziel besteht darin, den Krafteinfluss während der Längenmessung stark zu verringern sowie Messabweichungen durch manuelle Bedienung zu eliminieren.
Im Rahmen der Arbeit werden für die Entwicklung einer kraftgesteuerten Messzelle systematisch Lösungen erarbeitet und bewertet. Die optimale Lösung wird konstruktiv umgesetzt und experimentell untersucht.
Die entwickelte Messzelle zeichnet sich durch eine deutlich reduzierte Messunsicherheit bei der Ermittlung der Probenausgangslänge und der thermisch induzierten Längenänderung aus. Die Bedienung wurde vereinfacht und der Einsatzbereich von Dilatometern erweitert.

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Methodik zur Bestimmung optimaler Parameter beim Drahtumformen / Marco Thomisch

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XIX, 202 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 31)
ISBN 978-3-86360-187-4
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000300
Preis (Druckausgabe): 21,70 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt

Mehrstufige Drahtumformprozesse stellen die fertigungstechnische Grundlage für technisch anspruchsvolle Bauteile dar. Bei diesen mehrstufigen Prozessen ist die Ermittlung der resultierenden Eigenspannungen sowohl analytisch als auch numerisch bisher nur bedingt möglich. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Bereitstellung einer Methodik zur Bestimmung der optimalen Parameter beim Drahtumformen.
Als erstes wird die zur Beschreibung des Umformvorgangs nötige Werkstoffcharakterisierung durchgeführt. Diese Charakterisierung basiert auf Experimenten, die sowohl den BAUSCHINGER-Effekt als auch Ver- und Entfestigungsmechanismen untersuchen und quantifizieren.
Darauf aufbauend folgt der zweite Teilbereich, die analytische Beschreibung des mehrstufigen Umformprozesses. Durch Anwendung dieses deskriptiven Algorithmus werden sowohl die (Eigen-)Spannungen als auch die elastischen und plastischen Verformungen zu jedem Zeitpunkt des Umformvorgangs bestimmt.
Als dritter Teilbereich werden verschiedene Optimierungsalgorithmen mit unterschiedlichen Zielsetzungen für den deskriptiven Algorithmus vorgestellt.

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Wärmebehandlung von SiCr-legiertem, ölschlussvergütetem Federstahldraht / Rüdiger Lux

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - XXI, 148 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 30)
ISBN 978-3-86360-185-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000210
Preis (Druckausgabe): 23,40 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2018

Inhalt

Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, inwieweit durch die Kombination der Wärmebehandlungsschritte der Draht- und Federnfertigung die mechanische Auslastbarkeit und die Lebensdauer von Schraubendruckfedern gesteigert werden können. Es wird ein analytisches Modell vorgestellt, welches die Berechnung von Temperatur – Zeit – Verläufen der Drahtvergütung ermöglicht.
Anhand von Laborversuchen werden für jeden Teilprozess der Wärmbehandlung optimale Regime bestimmt, die Kenngrößen für die analytische Berechnung ermittelt sowie das Berechnungsmodell validiert.
Verschiedene Einflussfaktoren auf die Gefügeausbildung des Drahtmaterials sowie die Auswirkungen aller Prozessabschnitte auf die mechanischen Eigenschaften des vergüteten Feder-stahldrahtes werden diskutiert.
Es wird dargelegt, dass torsionsbelastete Federn aus optimiert hergestelltem Material einen deutlich gesenkten Setzbetrag sowie im Rahmen von Dauerschwingversuchen eine gesteigerte Lebensdauer im Zeitfestigkeitsbereich aufweisen.

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https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2018000210

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Softwarewerkzeuge für den phasen- und domänenübergreifenden Entwurf / Michael Reeßing

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2018. - xviii, 198 Seiten

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 29)
ISBN 978-3-86360-169-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000892
Preis (Druckausgabe): 22,40 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt

Im heutigen Produktentwicklungsprozess wird eine Vielzahl von Methoden und Werkzeugen für Entwurf und Simulation eingesetzt. Die vorliegende Arbeit entwickelt ein Konzept zur Integration dieser isolierten Werkzeuge in ein System für die phasen- und domänenübergreifende Modellierung und Simulation technischer Systeme. Im ersten Schritt wird die Integration verschiedener Entwurfsphasen betrachtet und im Detail ausgearbeitet am Beispiel eines Entwurfswerkzeugs, das eine Software zum Entwurf von Bewegungssystemen auf der Prinzipebene mit einem parametrischen 3D-CAD-System verbindet. In einem zweiten Schritt wird der Integrationsgedanke auf den domänenübergreifenden Entwurf erweitert. Vorgestellt wird ein Entwurfswerkzeug für heterogene Systeme, das die gewohnte domänenspezifische Darstellung der Teilsysteme (Mechanik, Optik, Regelungstechnik) beibehält. Begleitet wird die Arbeit von einer softwaretechnischen Umsetzung, die die Leistungsfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit der Ansätze nachweist.

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Aktiv-adaptive Polierwerkzeuge zur Herstellung rotationssymmetrischer Asphären / Hannes Scheibe

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - XVIII, 167 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 28)
ISBN 978-3-86360-147-8
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000551
Preis (Druckausgabe): 18,80 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt

Optische Technologien sind einer der wesentlichen wirtschaftlichen Treiber des 21. Jahrhunderts. Aus heutiger Sicht besteht speziell für die wirtschaftliche Einzelteilfertigung asphärischer Optikkomponenten als auch optischer Freiformelemente akuter Handlungsbedarf. Diese Arbeit analysiert die Herstellkette asphärischer Optikkomponenten und identifiziert darin den Vorpolierprozess als wesentlichen Kostentreiber. Ursachen dafür sind nach aktuellem Stand drei wesentliche prozess- und technologiebedingte Nachteile, deren Auswirkungen es zur Realisierung einer kosteneffizienten Fertigung mindestens zu reduzieren, idealerweise zu beseitigen gilt. Im Rahmen der Arbeit wird dazu eine Technologie zur vollaperturigen Politur mit aktiv-adaptiven Werkzeugen erarbeitet, realisiert und erprobt. Diese ermöglicht eine signifikante Bearbeitungszeitreduzierung und liefert somit einen wesentlichen Beitrag für den zukünftig breiten Einsatz rotationssymmetrischer Asphären – auch in kostensensitiven Anwendungen.

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Kontextorientierte Entwicklung und Absicherung von festen Verbindungen im Produktentstehungsprozess der Automobilindustrie / Jens Resch

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XV, 227 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion : IMGK ; 27)
ISBN 978-3-86360-143-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000373
Preis (Druckausgabe): 18,30 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt

Produkte werden aufgrund funktionaler, herstellungs- oder wartungstechnischer Belange in eine Vielzahl von Einzelteilen und Baugruppen zerlegt. Gefügt werden diese Komponenten durch diverse Verbindungsarten, welche ein ungewolltes Lösen der Einzelteile verhindern. Prinzipiell lassen sich diese festen Verbindungen in lösbare Verbindungen und nicht-lösbare Verbindungen unterteilen. Während einer Absicherung werden die Ist-Eigenschaften des Produktes analysiert und mit den geforderten Soll-Eigenschaften verglichen. Mit Hilfe von digitalen Absicherungen lassen sich die Merkmale der beteiligten Systeme in den unterschiedlichen Lebensphasen mit den Merkmalen des Produktes in einem gemeinsamen Kontext analysieren. In dieser Arbeit wurde ein Konzept zur einheitlichen Dokumentation von Verbindungen entwickelt. Sowohl allgemeine, als auch kontextabhängige Informationen werden dabei in Verbindungsobjekten archiviert. Diese Informationen werden in digitalen Absicherungsuntersuchungen verwendet.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000373

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Möglichkeiten und Grenzen bei der Auslegung von Schraubendruckfedern auf Basis von Umlaufbiegeprüfungen / René Reich

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XXII, 179 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 26)
ISBN 978-3-86360-139-3
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000247
Preis (Druckausgabe): 18,90 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2016

Inhalt

Im Rahmen dieser Arbeit wird die Fragestellung bearbeitet, inwiefern zeit- und kostenintensive Dauerschwingversuche am Bauteil Schraubendruckfeder durch zeit- und kostengünstigere dynamische Versuche am Federausgangsmaterial Draht in Form von Umlaufbiegeprüfungen substituiert werden können.
In diesem Zusammenhang wurden dynamische Versuche an präparierten ölschlussvergüteten Drähten in Form von Umlaufbiegeprüfungen, Torsionswechselprüfungen und Torsionsschwellprüfungen sowie Dauerschwingversuche an aus diesen Drähten hergestellten Schraubendruckfedern durchgeführt. Ergänzt wurden diese dynamischen Versuche durch Härtemessungen, Eigenspannungsmessungen und Bruchanalysen an gebrochenen Proben und Federn.
Als Ergebnis dieser Arbeit werden auf Basis der durchgeführten Untersuchungen Methoden zur Übertragung von zulässigen Spannungsamplituden und bruchmechanischen Kennwerten aus Umlaufbiegeprüfungen auf Schraubendruckfedern abgeleitet und hinsichtlich ihrer Ergebnisqualität diskutiert.

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http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2016000247

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Untersuchungen zylindrischer Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen / Nils Heidler

Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - XXIV, 184 Seiten.

(Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; 25)
ISBN 978-3-86360-130-0
URN urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000598
Preis (Druckausgabe): 19,60 €

Zugl.: Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2015

Inhalt

Gasführungen werden in hochgenauen Positioniersystemen aufgrund Ihrer einzigartigen Eigenschaften genutzt. Positionierunsicherheiten bis in den unteren Nanometerbereich sind möglich. Werden diese Positioniersysteme in eine Vakuumumgebung überführt, müssen spezielle Vorkehrungen getroffen werden. Durch ein mehrstufiges berührungsloses Dichtsystem wird das Betriebsgas abgeführt und die Vakuumumgebung aufrechterhalten. Die resultierende Reduzierung des direkten Umgebungsdruckes der Gasführungselemente beeinflusst deren Eigenschaften. Die Arbeit präsentiert experimentelle und theoretische Untersuchungen an aerostatischen, zylindrischen Führungselementen mit poröser Drosselschicht. Der Einfluss des Umgebungsdruckes, des Speisegasdruckes und der konzentrischen Spalthöhe auf die statischen und dynamischen Eigenschaften der Führungselemente wird dargestellt. Die Ergebnisse der Arbeit belegen die Tauglichkeit der Gasführungselemente für den Hochvakuumeinsatz. Durch die Ableitung von Richtlinien wird die Auslegung von stabilen Führungselementen mit guten Trageigenschaften und geringem Gasverbrauch unterstützt.

Zugriff auf den Volltext über die dbt:
http://www.nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015000598

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