Aktiv-adaptive Polierwerkzeuge zur Herstellung rotationssymmetrischer Asphären. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2017. - 1 Online-Ressource (XVIII, 163 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 28)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2016
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 steigender Handlungsbedarf. Diese sind in der geforderten Qualität zwar herstellbar, jedoch verhindern zeitintensive und aufwändige Fertigungsprozesse ihren breiten Einsatz. Der Miniaturisierung und Integration zusätzlicher Funktionalitäten sind unter ausschließlicher Verwendung sphärischer Optikkomponenten enge Grenzen gesetzt, an denen sich heutige Technologien bewegen. Der Einsatz asphärischer Optikkomponenten erlaubt hingegen eine Reduzierung der Anzahl optischer Bauelemente, welche den Bauraumbedarf, das Gewicht, den konstruktiven Aufwand und somit auch die gesamte Komplexität des optischen Systems zu verringern vermag. Ziel dieser Arbeit ist es, eine spürbare Kostensenkung für die Herstellung asphärischer Optikkomponenten zu realisieren. Die dazu erforderliche Weiterentwicklung aktueller Fertigungsprozesse setzt dabei eine tiefgründige wissenschaftliche Auseinandersetzung mit dem Themenkomplex heutiger Optiktechnologien im Allgemeinen sowie der Optikfertigung im Speziellen voraus. Den Einstieg dafür bildet die systematische Analyse bestehender Prozesse zur Herstellung asphärischer Optikkomponenten. Darin wird der Vorpolierprozess als wesentlicher Kostentreiber der Asphärenfertigung identifiziert. Ursachen dafür sind drei wesentliche prozess- und technologiebedingte Nachteile, deren Auswirkungen es zur Realisierung einer kosteneffizienten Fertigung mindestens zu reduzieren, idealerweise zu beseitigen gilt. Darauf aufbauend erfolgt eine Erarbeitung und Vorstellung dreier Lösungsansätze. Deren Vergleich und Bewertung zeigt, dass vollaperturige, aktiv-adaptive Polierwerkzeuge die größten Erfolgsaussichten versprechen. Im Folgenden wird dieser Lösungsansatz durch die Erarbeitung des Lösungsraums untersetzt. Die sukzessive Überführung und Ausgestaltung des vollaperturigen, aktiv-adaptiven Polierwerkzeugs hin zu einem Konstruktionsentwurf erfolgt in Anlehnung an die Systematik der Ilmenauer Konstruktionslehre. Den Abschluss der Arbeit bilden der praktische Verfahrensnachweis des entwickelten Werkzeugs, eine Einflussgrößenanalyse, eine Abschätzung des Einsparpotentials sowie Empfehlungen zur Weiterentwicklung.
https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00031241
Design and experimental characterization of a flexure hinge-based parallel four-bar mechanism for precision guides. - In: Microactuators and Micromechanisms, (2017), S. 139-152
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-45387-3_13
Werner Bischoff : Teil 2: Sein Leben in Ilmenau. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte, ISSN 2198-6746, Bd. 19 (2016), S. 377-393
Force-controlled measuring cell in delatometry. - In: Ceramic forum international, ISSN 0173-9913, Bd. 93 (2016), 4/5, S. E22-E28
Increasing the stroke of an ultra-precise compliant mechanism with optimised flexure hinge contours. - In: Proceedings of the 16th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, ISBN 978-0-9566790-8-6, (2016), S. 487-488
This paper presents the investigations of the influences of the flexure hinges contours in compliant linkage mechanisms for precision engineering applications. Especially the influence on the precision of the path of motion and the stroke of the compliant mechanism is reflected. Based on previous investigations on optimised single flexure hinges [1] the validity of the proposed guidelines is analysed for an interconnection of flexure hinges in one mechanism. A parallel crank mechanism is used as an example for such a compliant rectilinear guiding mechanism. The parameters of the approximated linear motion are compared for the rigid-body model, compliant analytic model, FEM simulation models and measurements on manufactured prototypes.
Force controlled dilatometer. - In: Proceedings of the 16th International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, ISBN 978-0-9566790-8-6, (2016), P7.08, insges. 2 S.
Untersuchungen zylindrischer Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2016. - 1 Online-Ressource (XXIV, 180 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 25)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2015
Eine hochgenaue, stabile Positionierung innerhalb einer Vakuumumgebung kann mit Hilfe von aerostatischen Führungselementen realisiert werden. Um das Abströmen des Speisegases in die Vakuumumgebung zu minimieren, wird im Stand der Technik ein mehrstufiges berührungsloses Dicht- und Absaugsystem verwendet. Die Evakuierung der ersten Absaugstufe hat eine Reduzierung des direkten Umgebungsdruckes der Gasführungselemente und somit eine Beeinflussung der Eigenschaften zur Folge. Die Arbeit präsentiert experimentelle und theoretische Ergebnisse zu Untersuchungen an aerostatischen, zylindrischen Führungselementen mit poröser Drosselschicht für Hochvakuumanwendungen. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss des Umgebungsdruckes, des Speisegasdruckes und der konzentrischen Spalthöhe auf die statischen und dynamischen Eigenschaften der Führungselemente zu ermitteln. Die Eignung der Gasführungselemente für Hochvakuumanwendungen soll nachgewiesen werden. Ausgehend von der theoretischen Beschreibung der Druckverteilung innerhalb des Lagerspaltes werden ein vereinfachtes und ein FEM-basiertes numerisches Strömungsmodell entworfen. Mit den Modellen können die statischen Eigenschaften (Tragkraft, statische Steifigkeit, Kippsteifigkeit, Gasverbrauch) eines Gasführungselementes ermittelt werden. Die dynamischen Eigenschaften beziehen sich auf die Dämpfungsparameter und die Stabilität der Elemente gegenüber selbsterregten Schwingungen. Das Dämpfungsverhalten der Gasführungselemente wird aus der Systemantwort auf eine sprungförmige Anregung abgeleitet. Für konstante absolute Speisegasdrücke steigen sowohl Tragkraft, statische Steifigkeit als auch Gasverbrauch durch den Übergang in eine Vakuumumgebung an. Die Anstiege können durch Berechnungen mit den vorgestellten Modellen gut wiedergegeben werden. Für alle durchgeführten Untersuchungen treten keine selbsterregten Schwingungen auf, was durch ein Stabilitätskriterium auf Basis von statischer und dynamischer Steifigkeit unterlegt wird. Die Dämpfungsuntersuchungen ergeben experimentell die Überlagerung einer niederfrequenten, sehr stark gedämpften Schwingung und einer hochfrequenten, schwach gedämpften Schwingung. Die Schwingungen sind für Auslenkungsamplituden von bis zu 2,5 [my]m nach ca. 70 ms abgeklungen. Die Ergebnisse der Arbeit belegen die Tauglichkeit von Gasführungselementen für den Hochvakuumeinsatz. Durch die Ableitung von Richtlinien wird die Auslegung von stabilen Führungselementen mit guten Trageigenschaften und geringem Gasverbrauch unterstützt.
http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=27178
Synthesis and investigation of a compliant linkage mechanism for precision guides :
Synthese und Untersuchung eines nachgiebigen Koppelmechanismus für Präzisionsführungen. - In: Zweite IFToMM D-A-CH Konferenz 2016, 25. - 26. Februar 2016, Universität Innsbruck, (2016), insges. 8 S.
Automation of lenses centering at gluing in the frame :
Avtomatizacija centrirovki linz pri vklejke v opravy. - In: Scientific and technical journal of information technologies, mechanics and optics, ISSN 2500-0373, Bd. 15 (2015), 6, S. 1030-1035
http://dx.doi.org/10.17586/2226-1494-2015-15-6-1030-1035
Lösungsansätze zur wirtschaftlichen Fertigung von Präzisionsasphären. - In: Jahrbuch Optik und Feinmechanik, ISSN 0075-272X, Bd. 61 (2015), S. 83-98
Dieser Beitrag diente der Aufarbeitung des aktuellen Standes der Technik zur Politur rotationssymmetrischer Asphären. Dabei konnten der Durchpolierprozess als wesentlicher Kostentreiber identifiziert und mögliche Ansätze zur Weiterentwicklung / Optimierung bestehender Herstellverfahren abgeleitet werden. Startpunkt der Betrachtung bildete die Beschreibung des Bonnet Polishing, der aktuell meistverbreiteten Fertigungstechnologie zum Vorpolieren rotationssymmetrischer Asphären und Freiformoptiken. Wesentliche Nachteile dieses subaperturigen Polierverfahren wurden dargestellt. Darauf aufbauend erfolgte die Vorstellung und Beschreibung dreier Ansätze mit dem Ziel einer Prozesszeitverringerung durch: eine Prozessparameteroptimierung, eine Multiwerkzeuganordnung sowie ein großflächiges, aktivadaptives Polierwerkzeug. Eine anschließende Bewertung hinsichtlich Erfolgsaussichten, Realisierungsaufwand sowie Flexibilität bilden den Abschluss.