Bachelorarbeiten

Für den Abgleichprozess von Fahrzeugdrucksensoren ist eine stabile Temperierung notwendig, welche derzeit durch Konvektionsöfen erfolgt. Das Verfahren der Induktiven Erwärmung zeigt Vorteile hinsichtlich der realisierbaren Prozesszeit und des Wirkungsgrades. Deshalb soll es zur Kostenreduzierung und Prozessoptimierung in bestehenden und neuen Anlagen eingesetzt werden. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, den Prozess der Induktiven Erwärmung an einer bestehenden Versuchsanlage weiterzuentwickeln und dessen Serientauglichkeit nachzuweisen. Hierfür ist es notwendig, ausgewählte Temperaturmessverfahren auf ihre Eignung hin zu beurteilen. Dies erfolgt mittels Fähigkeitsuntersuchungen an den Messmitteln: Thermoelement, Widerstandsthermometer und Pyrometer. Abschließend wird eine Vorzugsvariante vorgeschlagen. Die Prozessstabilität soll durch einen Reglerentwurf erreicht werden. Hierfür ist an der Anlage ein PID-Regler vorgesehen. Für den rechnerischen Reglerentwurf wird das System über eine Modellbildung, aus dem physikalischen Modell und mittels einer Systemidentifikation, bestimmt. Bei der Verifikation der Temperaturmessmittel treten Messfehler auf, deren Ursachen dargestellt sind. Die bei der Reglererprobung aufgetretenen Abweichungen werden analysiert und in Form einer Anpassung des Reglermodells, an der realen Regelstrecke verifiziert.

In der vorliegenden Arbeit wird ein Direkt-Laser-Schreib-System (engl. direct laser writing, kurz DLW-System) für die Nanopositionier- und Nanomessmaschine 1 (NMM-1) entwickelt, um deren Funktion zu erweitern. Nach Integrieren des DLW-Systems kann die NMM-1 nicht nur messen, sondern auch schreiben. Der schon in der NMM-1 integrierte Fokussensor und das Kameramikroskop werden zuerst vorgestellt. Da das DLW-System stark von dem optischen Hintergrund abhängt, muss dieser ebenfalls erläutert werden. Zum Beispiel was Schärfentiefe oder numerische Apertur bedeutet, welche Linsenfehler es gibt und wie man die Linsenfehler eliminieren kann. Außerdem wird der Schreibprozess direkt mit einem Laserstrahl auch erklärt. Bei der Konstruktion werde zwei Varianten dargestellt. Die zweite Variante wird als finale Lösung genommen, da es eine Verbesserung der ersten Variante ist. Schließlich wird das DLW-System in der Praxis aufgebaut und ein Versuch durchgeführt, um zu prüfen, ob das DLW-System richtig funktioniert.

An der technischen Universität Ilmenau wurde ein mehrachsiger Kraft- und Drehmomentsensor entwickelt, welcher auf dem Prinzip der Kibble-Waage beruht. Dieses Prinzip ermöglicht eine Selbstkalibrierung des Sensors. Langfristig soll die Genauigkeit der Selbstkalibrierung nachgewiesen werden. In dieser Arbeit wird der dazu notwendige Lastwechsler realisiert, der ein traditionelles Drehmomentkalibrierverfahren anwendet. Durch die Analyse bekannter Drehmomentkalibrierverfahren wird eine Basis zur Auswahl des effizientesten Funktionsprinzips geschaffen. Das ausgewählte Prinzip wird anschließend ausgearbeitet und in einem Kalibrieraufbau umgesetzt. Mit diesem Aufbau werden Versuche zur Wiederholbarkeit und zur Belastung des Sensors durchgeführt und anschließend ausgewertet.

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit konstruktiven Möglichkeiten zu Reduktion parasitärer Kräfte auf das Wägesystem bei der Aufbringung des Wägegutes auf die Lastschale von Ultramikrowaagen. Setzt man das Wägegut mit einer zu großen Beschleunigung auf die Lastschale, so entstehen parasitäre Krafte durch den Aufsetzvorgang. Diese Kräfte können das Wägeergebniss negativ beeinflussen. Zur Reduktion dieser Kräfte wurde von der Firma Sartorius eine Vorrichtung entwickelt und durch ein Patent geschützt. Bei dieser Vorrichtung wird die Lastschale der Waage beim Öffnen des Windschutzes von dem Wägesystem durch eine spezielle Hubvorrichtung entkoppelt, so das die Aufsetzkraft nicht in das Wägesystem, sonden in den Rahmen der Waage eingeleitet wird. Bei Schliessen des Windschutzes wird die Lastschale vorsichtig auf das Wägesystem abgesetzt. Somit ist die Absetztkraft gering und sehr reproduzierbar. Die Anwendung dieses Prizipes führt zu einer besseren Reproduzierbarkeit der Wägewerte. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde, basierend auf einem erarbeiteten, günstigen technischen Prinzip, eine konkrete konstruktive Umsetzung des Prinzipes für eine kommerziell verfügbare Waage der Firma Sartorius mit einem Wägebereich von 10 g und einer Auflösung von 10 [my]g umgesetzt. Hierbei wird ausgehend vom technischen Prinzip, die Funktionsweise, Optimierung, Konstruktion und die Montage der notwendigen Bauteile dargelegt. Im Ergebnis der Arbeit liegt ein vollständiger Zeichnungssatz zur praktischen Realisierung der Aufgabe vor. Ein entsprechender Demonstrator zur Verifizierung der Funktionsweise ist derzeit in Fertigung.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der tribologischen Untersuchung des Rückschlagventils, das im integrierten Bremssystem eingesetzt wird. Es sollen die Reibverhältnisse im Ventil und der Einfluss der Ventilsitzoberfläche auf den Schließvorgang untersucht werden. Damit Reibung nicht das Schließen des Ventils behindert, wird der Ventilsitz gegenwärtig in einem aufwändigen Prozess oberflächenbehandelt. Im ersten Schritt wird ein tribologisches Modell entwickelt, das den vorliegenden Zustand repräsentiert. Unter Zuhilfenahme des Modells werden der zulässige Reibwert bestimmt und die Einflussgrößen aufgezeigt. Anschließend werden Ansätze zur Berechnung des vorhandenen Reibwertes dargestellt. Im experimentellen Teil wird der Einfluss des Fertigungsverfahrens auf den Gleitreibwert bestimmt. Untersuchte Verfahren sind zwei Drehprozesse mit unterschiedlichen Parametern, Diamantglätten und Polieren. Der Probenkörper mit der diamantgeglätteten Oberfläche weist den geringsten Reibwert auf, der im Fall von Korrosion signifikant erhöht wird. Außerdem kann mit den Versuchen der Verschleiß am Dichtelement ermittelt werden, der ein Maß für die entstehende Leckage darstellt. Die Dichtheitsanforderungen im Ventil werden trotz der verschleißbedingten Leckage noch erfüllt. Diese Abschlussarbeitet bildet mit den erarbeiteten Grundlagen und Messergebnissen die Basis für kommende Untersuchungen.