HFU Master research projects
Das Ziel des vorliegenden Forschungsprojektes war es, eine kostengünstige, aber effektive und flexible Automatisierungsmaßnahme für Fräsbauteile einzurichten. Dadurch sollte der Mitarbeiter entlastet und für anderweitige Tätigkeiten eingesetzt werden, um durch diesen Aspekt zeitgleich Kosten einzusparen. Zudem musste die Lösung für zukünftige Optimierungen und Veränderungen an der Maschine ausgelegt sein. Durchgeführt wurde das Forschungsprojekt an einer 3-Achs CNC-Fräsmaschine (Chiron Mill 2000). Die Automatisierung bezieht sich auf die Entnahme von unterschiedlich langen Werkstücken (76 bis 400 mm), deren Abtransport aus dem Maschinenumfeld sowie das Nachschieben des Rohmaterials. Um eine zielgerechte Lösung zu finden, wurden Methoden wie der morphologische Kasten herangezogen. Es entstand eine einfach handhabbare und kosteneffiziente Lösung mit einem Transportband, einem pneumatisch beaufschlagten Spindelgreifer und einem profilgenauen, konstruiertem auf den Greifer montierbaren Fingerpaar. Mit dem Forschungsprojekt wurde eine deutliche Steigerung der Eingriffszeit durch einen Mitarbeiter ermöglicht, wobei aber die Prozesszeit für einen Zyklus angestiegen ist. Zudem konnten die Kosten für die Produktion der Bauteile deutlich gesenkt werden. Durch die Automatisierungslösung konnte der Werker von monotonen Arbeitsgängen befreit und für stärker wertschöpfende Tätigkeiten gewonnen werden.
Die additive Fertigung von Bauteilen aus Kunststoff bietet einige Vorteile gegenüber der klassischen Fertigung durch Spritzguss. Da das Herstellungsverfahren jedoch einen großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften eines Bauteiles hat, wird in dieser Untersuchung das anisotrope Verhalten von Polyamid, das durch FDM verarbeitet wird, analysiert und dem Spritzguss gegenübergestellt. Des Weiteren wird auf der Grundlage der Ermittlung von Materialkennwerten im Zugversuch ein FEM-Modell aufgebaut. Dadurch wird eine Möglichkeit zur Vorhersage der Verformungen von anisotropen, additiv gefertigten Bauteilen geschaffen.
Die Firma XYZ benötigt einen neu entwickelten Tragarm für die folgende Generation der Schweißzange. Die Konzeption und Entwicklung des Tragarms findet unter den Gesichtspunkten der Fertigungs- und Montagekosten, sowie Nutzerfreundlichkeit und Design statt. Die Nutzerfreundlichkeit und das Design wird mit Hilfe des aktuellen Tragarms und einer Benchmarkanalyse optimiert. Die Benchmarkanalyse zeigt dabei die unterschiedlichen Ansätze der am Markt existierenden Produkte. Die Bewertung der Konzepte findet mit Hilfe einer Nutzwertanalyse statt. Durch die gewichteten Ergebnisse und Interviews mit den Projektbetreuern können Schwachstellen aufgedeckt und weitere Optimierungsmöglichkeiten gefunden werden. Die Konstruktion wird mit analytischen Methoden zur Berechnung und Auslegung ergänzt. Das Ergebnis ist ein Tragarm, dessen Reichweite und Arbeitsraum den Kundenbedürfnissen entspricht. Unter Berücksichtigung der Tragfähigkeit, Kippsicherheit und Nutzerfreundlichkeit weist der Tragarm ein eigenständiges Design mit Kippmechanismus auf, welches eine stufenlose Anpassung des Arbeitsraumes ermöglicht.
Die derzeitige Kühlkreisregelung einer bestehenden Drehmaschinenbaureihe, welche ein kontinuierliches Erwärmen der Werkzeugspindel während der Bearbeitung nicht verhindern kann, wurde im Rahmen dieser Projektarbeit optimiert. Hierbei verkürzt die neue Kühlkreisregelung der Werkzeugspindel sowohl die Warmlaufphase und gewährleistet gleichzeitig eine gleichbleibende Temperatur der Komponenten bei der Bearbeitung der Werkstücke. Dies sorgt für eine konstante Spitzenhöhe der Spindel sowie des Reitstockes über mehrere Betriebsstunden hinweg. Auch die Kühlung des Hydrauliköls wurde optimiert, sodass dieses deutlich schneller als bisher auf Betriebstemperatur erwärmt und anschließend konstant gehalten werden kann.
Das Streben des Menschen nach persönlichem Wohlbefinden steigt mit dem Wohlstand – die aktuelle Pandemiezeit wirkt hier stark beschleunigend. Den Traum von einem eigenen Wellnessbereich im privaten Heim erfüllen sich immer mehr Privatpersonen.
In der vorliegenden Arbeit wurde der Geschäftsprozess der Saunafertigung untersucht. Dabei lag der Fokus der Analyse auf den einzelnen Prozessschritten des Fertigungsprozesses hinsichtlich Zeit, Material, Maschine und Mensch. Die herausgearbeiteten Optimierungsansätze orientieren sich dabei an dem magischen Dreieck und der Digitalisierung.
Es zeigte sich, dass viele Prozessschritte noch händisch und in Papierform durchgeführt werden. Der technisch bereits mögliche Einsatz von digitalbasierten Schritten ist nicht in vollem Umfang ausgeschöpft. Für eine effiziente zukunftsorientierte Prozessgestaltung ist die weitere Digitalisierung unerlässlich.
Optogenetics and optogenetic systems cover a wide range of applications in the research of neurological pathways. In this overview, relevant aspects regarding the development of optogenetic systems should be shown. These are the optogenetic systems – opsins and optical switches – as well as optoprobes, materials, application areas and limitations of these applications. Additionally, a short outlook should be given. No detailed analysis for specific optogenetic systems or their partial aspects were carried out.
In the present work, polyetheretherketone (PEEK) was pretreated with oxygen plasma to investigate the influence on the contact angle and surface energy. For this purpose, PEEK samples were fabricated over several manufacturing steps, which were used as substrates for later investigations. A series of measurements was performed at a power of 300 W for different treatment durations and the contact angle of H2O on the PEEK surface was determined. The results show that plasma pretreatment significantly affects the surface modification of PEEK disks. The best hydrophilic properties of the PEEK surfaces were measured at a treatment time of 540 s and a power of 300 W. A much longer treatment time caused the correlated values of contact angle and surface energy to increase and in this case an excessive treatment time did not contribute to a further increase in hydrophilicity.
Investigation on adhesion strength of Parylene-C coatings with different adhesion promotion methods
(2021)
Delamination of encapsulation materials (here the polymer Parylene-C) is one of the biggest failure mechanisms for active medical implants. This problem is addressed by the application of different pre-treatment and adhesion promotion methods. The methods applied in this research are oxygen and Silane A-174 solution pre-treatment and Silane A-174, titanium oxide and Trimethylsilane as adhesion promoters. The adhesion forces of these methods are quantified after different soaking times in phosphate buffered saline (PBS) solution to mimic environment of the human body.
This work gives the theoretical background which is needed to understand what self-assembling monolayers are, how they work, how and for what they can be used. A closer look is taken on the possibility to create an area selective atomic layer deposition process. In a practical experiment the foundation for this process is laid. Therefor a silicon wafer is coated with gold using a evaporation process. The gold samples are exposed to the SAMs solution to grow them. Contact angle measurements as well as Fourier transform Infrared spectroscopy are used to check the existence of SAMs on the gold samples. Also there is investigated if different exposure times make any differences.
Parylene-C is used for various biomedical devices because of its high conformity and biocompatibility. However, delamination could occur because of low adhesion between Parylene-C and other materials. For this experiment 4-inch Si-wafers are used. Parylene is deposited by chemical vapour deposition (CVD). Silane A-174 as adhesion promoter is added between Parylene-Parylene layers. The samples are soaked at different duration 1 h, 24 h and 120 h in PBS solution at 37 °C. A peel test is further performed to investigate the adhesion properties of the samples.