Das Team Ultrakurzpulslaser beschäftigt sich hauptsächlich mit der Bearbeitung von Keramiken und Gläsern. Neben dem Bohren und Schneiden sind vor allem die Verfahren zum Oberflächenstrukturieren und Abtragen Kern der Forschungstätigkeit. Dazu stehen der Arbeitsgruppe sowohl ein Femto- wie auch ein Picosekundenlaser zur Verfügung. Ebenso beschäftigt sich die Gruppe intensiv mit der Oberflächenmesstechnik, wobei unter anderem mittels Tastschnittverfahren, Digitalmikroskopie und konfokaler Laserscanningmikroskopie eine Charakterisierung der Prozessergebnisse erfolgt. Für die derzeitigen Forschungsvorhaben bieten wir Studenten, die sich für die Bereiche Materialbearbeitung oder Messtechnik interessieren und uns unterstützen möchten, Projekt- und Abschlussarbeiten zu folgenden Themen an:

"Untersuchungen zur Entstehung von Sub-Surface-Damages bei der Ultrakurzpulslaserbearbeitung von optischen Werkstoffen"

"Erstellung einer Software zur Oberflächencharakterisierung"

"Simulation der Energieverteilung bei der Bearbeitung technischer Oberflächen mit ultrakurzen Laserpulsen"

Kontaktperson:

M.Eng. Michael Seiler


 

„Untersuchungen für die mathematische Ermittlung der Schnittkraft beim Schleifen von Glas“

Bei der Materialbearbeitung von Gläsern für optische Zwecke treten teils hohe Schnittkräfte auf. Diese sind relevant in Bezug auf Belastungen und potentielle Schädigungen des hart-spröden Werkstoffes. Des Weiteren muss die Haltekraft des Bauteils in der Maschine ausreichend hoch sein um den wirkenden Kräften zu widerstehen. Aktuell gibt es kaum Möglichkeiten die zu erwartenden Schnittkräfte vor einer Bearbeitung genau vorherzusehen um den Prozess entsprechend auslegen zu können und Schädigungen der Bauteile beim Schleifen vorzubeugen. Um dies in Zukunft zu ändern, sind empirische Untersuchungen und die Entwicklung darauf gestützter formeller Berechnungsmethoden notwendig.

Aufgaben und Ziele des Vorhabens:

- Entwicklung eines allgemein gültigen, mathematischen Modells, zur Berechnung der Schleifkraft in Abhängigkeit von Umfangs- oder Stirnschleifen (bestimmen von Faktoren, welche die Abnutzung der Werkzeuge und die damit steigende Schnittkraft aufnehmen)
- Ableitung der Halte- Spannkräfte für den Schleifprozess
- Ermittlung des Stresseintrages während der Bearbeitung ins Material
- Bestimmen der Störtiefenschädigung in den Prozessen Schleifen/Feinschleifen/Feinstschleifen
- Ggf. thermische Untersuchung der Schleifprozesse
- Vergleich der berechneten Schnittkräfte zu gemessenen Schnittkräften

Die Masterarbeit entsteht in Kooperation mit der Firma HELLMA OPTIK GMBH JENA. Der Beginn der Masterarbeit ist ca. für den Februar 2018 vorgesehen. Vorher soll eine Einarbeitung und Vorbereitung der Untersuchungen erfolgen.
Bei guter Eignung besteht die Möglichkeit einer Vergütung.

Kontaktperson:

M.Eng. Sebastian Henkel


 

Ein Teilgebiet der Arbeitsgruppe Fertigungstechnik und -automatisierung ist die Additive Fertigung, auch umgangssprachlich Rapid Prototyping oder 3D-Druck genannt. Die Arbeitsgruppe Additive Fertigung beschäftigt sich hauptsächlich mit kunststoffbasierten Verfahren, wie dem SLA-, FDM- oder SLS-Verfahren. Für das voranbringen der Arbeitsgruppe auf diesem Gebiet werden engagierte Studenten gesucht. Diese können im Rahmen von Projekt- und/oder Bachelorarbeiten sowie Masterarbeiten, folgende Teilgebiete bearbeiten:

„Anwendungsorientierter Leichtbau mittels Fused Layer Modeling“ (Prozess- und Steuerungstechnik)

„Bauteilgeometrieabhängige Prozesszeitoptimierung beim Fused Layer Modeling“ (Prozess- und Steuerungstechnik)

„Untersuchungen zu Möglichkeiten der Bauraumbeheizung im Bereich des großvolumigen Fused Layer Modeling“ (Prozess- und Steuerungstechnik)

„Entwicklung eines synchronisierten Belichtungsvorgangs bei der Multimaterial-Stereolithografie durch Kopplung eines UV-Lasers mit einem DLP-Projektor“ (Belichtungs- und Steuerungstechnik)

„Erstellung von Prozessfenstern bei der Multimaterial-Stereolithografie via Laser / DLP“ (Belichtungs- und Prozesstechnik)

„Prozess- und Bauteilcharakterisierung eines Doppel-Extrudier-Systems“ (Prozesstechnik)

„Entwicklung einer Bedienoberfläche (LabView) zur simultanen und separierten Steuerung von Belichtungsvorgängen bei der Multimaterial-Stereolithografie“ (Programmierung)

„Charakterisierung und Erprobung eines UV-aushärtbaren Keramik-Resins“ (Prozesstechnik)

Bei Interesse kann der genaue Inhalt der Arbeit besprochen sowie der Umfang abgestimmt werden. Bei besonders guter Eignung besteht die Möglichkeit einer Vergütung.

Kontaktperson:

M.Sc. Michel Layher


 

"Messtechnische Untersuchungen zur Oberflächentopografie an optischen Werkstoffen"

Im Rahmen einer Projekt- und/ oder Bachelorarbeit sollen folgende Teilgebiete der optischen Messtechnik untersucht und erörtert werden

- Charakterisierungsmöglichkeiten optischer Oberflächen

- Gegenüberstellung und Auswahl eines geeigneten Messverfahrens

Bei Interesse kann der genaue Inhalt der Arbeit besprochen und der Umfang abgestimmt werden.

Bei guter Eignung besteht die Möglichkeit einer Vergütung.

Kontaktperson:

M.Eng. Anne-Marie Schwager


 

"Untersuchungen zu Messsignaleinflüssen im Falle der Schnittkraftmessung beim ultraschallunterstützten Schleifen"

Bei Untersuchungen zu Schnittkräften (Messung mittels Dynamometer) bei der ultraschallunterstützten Schleifbearbeitung wurden verzerrte Messsignale festgestellt. Dadurch kann keine Auswertbarkeit der Messungen gewährleistet werden.

Kraftmessung ohneUS Kraftmessung mitUS
Abb. 1: Beispiel Messsignale ohne Ultraschall Abb. 2: Beispiel Messsignale mit Ultraschall

Auch in Zusammenarbeit mit dem Messgerätehersteller konnte bisher keine eindeutige Erklärung dafür gefunden werden. Es wird eine Schwebung/Modulation der Ultraschallfrequenz mit Schwingungen im Maschinenaufbau vermutet.

Aufgaben/Ansätze im Rahmen der Arbeit sind:

- Modalanalyse des dynamischen Verhaltens relevanter Elemente im Mess- und Bearbeitungsaufbau

- Suche nach potentiellen weiteren Einflüssen

- Untersuchung ob realer Effekt der Schnittkraft oder nur virtuelle Effekte im Messsignal

Da eine Beschreibung solcher Effekte in aktuellen Publikationen zum US-Schleifen nicht zu finden ist, kann eine Erklärung einen wichtigen Beitrag zur Optimierung des Prozesses leisten. Als Ziel der Arbeit soll geprüft werden, ob eine positive Nutzung der Phänomene im Bearbeitungsprozess möglich ist, bzw. die Effekte kompensiert werden können.

Bei Interesse bitte Kontakt aufnehmen mit:

M.Eng. Sebastian Henkel