Synthese nachgiebiger Mechanismen in der Kraftmess- und Wägetechnik für Präzisionsanwendungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Fröhlich; Professorin Dr.-Ing. Lena Zentner
• Fachliche Zuordnung: Messsysteme
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 461797997

Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung und experimentelle Validierung von modellbasierten Synthesemethoden und Syntheserichtlinien für nachgiebige Mechanismen in der Kraftmess- und Wägetechnik. Erstmals soll ein analytisches Modell auf Basis der grundlegenden Erforschung physikalischer Effekte, wie elastische Nachwirkungen und Temperaturabhängigkeiten gebildet werden. Anhand der Analyse des Forschungsstandes wird deutlich, dass zwar Syntheseansätze für nachgiebige Mechanismen existieren, jedoch nach derzeitigem Kenntnisstand nicht für Verformungskörper in der Kraftmess- und Wägetechnik. Konkrete Systeme in diesem Fachbereich stellen spezifische Anforderungen an die konstruktive Gestaltung der nachgiebigen Mechanismen, sodass eine besondere Notwendigkeit besteht, neuartige Synthesemethoden zu entwickeln. Das beantragte Vorhaben soll einen wesentlichen Beitrag leisten, diese Lücke im Stand der Forschung zu schließen. Die konkreten Mechanismen sind messtechnisch zu untersuchen, um zu prüfen, ob mit Hilfe der erarbeiteten Modelle und Herangehensweisen die Unsicherheiten der Kraftmessvorgänge um den gewünschten Faktor 10 reduziert werden können. Da die Fertigungsgüte einen erheblichen Einfluss auf die Bewegungseigenschaften einzelner Festkörpergelenke und gesamter nachgiebiger Mechanismen hat, sollen Messungen durchgeführt werden, um die Auswirkungen der Fertigungstoleranzen auf die Mechanismen zu quantifizieren. Dies ist in Form einer Robustheits- und Sensitivitätsanalyse vorgesehen. Nachdem das entwickelte analytische Modell messtechnisch verifiziert wurde, werden Synthesemethoden erarbeitet. Damit sollen neuartige Lösungen für die Gestaltung der nachgiebigen Mechanismen als Kraftsensoren gefunden werden, um beispielsweise die Komplexität der verwendeten Geometrien drastisch zu reduzieren. Abschließend sind auf Basis der erarbeiteten Synthesemethode Werkzeuge oder Tools zu entwerfen, die bei zukünftigen Anwendungen die Auslegung der nachgiebigen Mechanismen als Kraftsensoren ermöglichen und unterstützen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen