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Messtechnik/Sensorik

Überwachung von Bohrprozessen in Schichtverbunden

Studentische Arbeit

Das Bohren von Verbundwerkstoffen stellt hohe Anforderungen an die eingesetzten Werkzeuge. Werden insbesondere Schichtverbunde aus Werkstoffen mit stark unterschiedlichen Zerspanungseigenschaften betrachtet, wie z. B. Titan und CFK, einer typischen Verbundstruktur in der Luftfahrttechnik, stellt sich die Forderung nach einer prozessgeführten Nachstellung der Prozessparameter wie Vorschubgeschwindigkeit und Drehzahl. Eine rein von der Position gesteuerte Umschaltung ist bei solchen Anwendungen aufgrund von Schichtdickenschwankungen und der meist relativ großen Nachgiebigkeit gegenüber Kräften normal zur Bauteiloberfläche nicht zielführend.

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Untersuchung alternativer Wiedereinkopplungsmethoden

Studentische Arbeit

Ausgangssituation

Eine Möglichkeit, die Wuchtgüte von Ultrapräzisions- Hochgeschwindigkeitsspindeln zu verbessern, besteht darin, temporär die steife Verbindung zwischen Spindel und restlichem Gestell zu lösen. Dieser entkoppelte Zustand wird freier Hang genannt. Im freien Hang erzeugen die kleinen, von der Unwucht hervorgerufenen, Kräfte messbare Vibrationen, welche an der Spindel gemessen werden können. Nachdem die Spindel gewuchtet wurde, muss die Spindel wieder steif an das Gestell angebunden werden, um eine präzise Bearbeitung zu ermöglichen. Dabei ist essentiell die ursprüngliche Position der Spindel wiederherzustellen. Aktuell wird dies über eine ungenaue Kraftregelung bewerkstelligt, sodass lediglich eine Positionstreue von <100 nm in einer Dimension erreicht wird. Ein anderer Ansatz besteht darin, die Koppelkraft indirekt über die auftretende Frequenzverschiebung einzelner Eigenmodi zu erfassen. Diese frequenzabhängige Wiedereinkopplung soll innerhalb dieser Arbeit untersucht werden.

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