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Technologie von monolithisch hergestellten Festkörperkinematiken

Kassner, Sebastian (2006):
Technologie von monolithisch hergestellten Festkörperkinematiken.
Technische Universität Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Zusammenfassung:

Studien zeigen, dass die Kosten für den Zusammenbau eines Produktes 40 bis 50 % der gesamten Produktionskosten ausmachen. Vor diesem Hintergrund beschreibt diese Studienarbeit einen Entwurfsprozess, um kinematische Systeme als Teil eines Werkzeuges für die, minimalinvasive Chirurgie monolithisch, d.h. ohne Zusammenbau, zu fertigen. Monolithische Strukturen sind flexible Systeme, die ein Kraft- und Wegübertragungsverhalten durch elastische Deformation realisieren. Strukturen, deren flexible Eigenschaften sich in Festkörpergelenken konzentrieren, sind aus Kunststoff zu fertigen, um durch ein großes Verhältnis zwischen Dehngrenze und Elastizitätsmodul große Auslenkungen im Bereich des elastischen Werkstoffverhaltens zu ermöglichen. Spritzguss ist ein geeignetes Herstellungsverfahren. Gestaltungsrichtlinien sind zu beachten. Durch die Kontrolle des Abkühlprozesses lassen sich mit Veränderungen des Elastizitätsmoduls zwischen 20 und 30 % gezielt flexible und starre Bereiche erzeugen. Unter den Restriktionen eines intrakorporalen Einsatzes und den mechanischen Anforderungen ist ein Polyoxymethylen (POM) als Werkstoff ausgewählt. Zur Beschreibung des Systemverhaltens dient das Starrkörper-Modell, das flexible Strukturen als starre Streben und Gelenke mit Feder-Dämpfer-Eigenschaften abbildet. Es ist unter MATLAB Simulink umgesetzt. Die Feder-Dämpfer-Eigenschaften sind für Gelenke mit kreisförmiger Verjüngung analytisch und experimentell beschrieben. Weitere Methoden zur Modellbildung sind das Kontinuuum- und das Bausteine-Modell. Durch eine geeignete Anordnung der Gelenke lassen sich parasitäre Nachgiebigkeiten reduzieren. Kreuzförmige Querschnittsflächen erhöhen die Festigkeit der Streben um 12,5 %. Für die kostengünstige Umsetzung von Konzepten in der Entwurfsphase ist das Selektive LASER-Sintern als Verfahren des ”Rapid Prototyping“ geeignet.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2006
Creators: Kassner, Sebastian
Title: Technologie von monolithisch hergestellten Festkörperkinematiken
Language: German
Abstract:

Zusammenfassung:

Studien zeigen, dass die Kosten für den Zusammenbau eines Produktes 40 bis 50 % der gesamten Produktionskosten ausmachen. Vor diesem Hintergrund beschreibt diese Studienarbeit einen Entwurfsprozess, um kinematische Systeme als Teil eines Werkzeuges für die, minimalinvasive Chirurgie monolithisch, d.h. ohne Zusammenbau, zu fertigen. Monolithische Strukturen sind flexible Systeme, die ein Kraft- und Wegübertragungsverhalten durch elastische Deformation realisieren. Strukturen, deren flexible Eigenschaften sich in Festkörpergelenken konzentrieren, sind aus Kunststoff zu fertigen, um durch ein großes Verhältnis zwischen Dehngrenze und Elastizitätsmodul große Auslenkungen im Bereich des elastischen Werkstoffverhaltens zu ermöglichen. Spritzguss ist ein geeignetes Herstellungsverfahren. Gestaltungsrichtlinien sind zu beachten. Durch die Kontrolle des Abkühlprozesses lassen sich mit Veränderungen des Elastizitätsmoduls zwischen 20 und 30 % gezielt flexible und starre Bereiche erzeugen. Unter den Restriktionen eines intrakorporalen Einsatzes und den mechanischen Anforderungen ist ein Polyoxymethylen (POM) als Werkstoff ausgewählt. Zur Beschreibung des Systemverhaltens dient das Starrkörper-Modell, das flexible Strukturen als starre Streben und Gelenke mit Feder-Dämpfer-Eigenschaften abbildet. Es ist unter MATLAB Simulink umgesetzt. Die Feder-Dämpfer-Eigenschaften sind für Gelenke mit kreisförmiger Verjüngung analytisch und experimentell beschrieben. Weitere Methoden zur Modellbildung sind das Kontinuuum- und das Bausteine-Modell. Durch eine geeignete Anordnung der Gelenke lassen sich parasitäre Nachgiebigkeiten reduzieren. Kreuzförmige Querschnittsflächen erhöhen die Festigkeit der Streben um 12,5 %. Für die kostengünstige Umsetzung von Konzepten in der Entwurfsphase ist das Selektive LASER-Sintern als Verfahren des ”Rapid Prototyping“ geeignet.

Uncontrolled Keywords: Elektromechanische Konstruktionen, Mikro- und Feinwerktechnik, Festkörpergelenk monolithisch, Kinematische Struktur parallel, Lasersintern, Mechanische Simulation
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design
18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Electromechanical Design > Microtechnology and Electromechanical Systems
Date Deposited: 31 Aug 2011 10:18
Additional Information:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv EMK, Kontakt über Sekretariate,

Bibliotheks-Sigel: 17/24 EMKS 1620

Art der Arbeit: Studienarbeit

Beginn Datum: 17-05-2006

Ende Datum: 23-10-2006

Querverweis: keiner

Studiengang: Elektrotechnik und Informationstechnik (ETiT)

Vertiefungsrichtung: Mikro- und Feinwerktechnik (MFT)

Abschluss: Diplom (MFT)

Identification Number: 17/24 EMKS 1620
Referees: Röse, Dipl.-Ing. Andreas and Schlaak, Prof. Dr.- Helmut Friedrich
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