Prozessoptimale Lagerung von Leistungsultraschallschwingsystemen
Zusammenfassung
Obwohl die Rückwirkungen von Leistungsultraschallprozessen auf das Schwingsystem bekannt sind, fehlen in der Literatur Analysen zum entsprechenden Einfluss auf Lagerung und Schwingungsisolation. Diese Lücke schließt die vorliegende Arbeit. Es werden verschiedene Leistungs-ultraschallschwinger und Lagerungen modelliert, ihre Wechselwirkungen identifiziert und bewertet. Die Untersuchung berücksichtigt den unbe-lasteten Fall und idealisierte Lastkategorien aus konkreten Anwendungs-beispielen. Es werden Lagerung und Prozesslast in die Auslegung von Leistungsultraschallschwingern integriert und so eine Methode zur Identifi-kation prozessoptimaler Lagerungen entwickelt. Die experimentelle Validierung bestätigt eine Reduktion der Prozesskräfte um bis zu 40% sowie eine gesteigerte Effizienz. While the repercussions of power ultrasonic processes on the vibrational system are known, literature lacks analyses regarding their corresponding influence on mounting and vibration isolation. The study at hand addresses this gap. Various power ultrasonic oscillators and mountings are modeled, their interactions identified and evaluated. The investigation considers both, unloaded scenarios and idealized load categories from specific applications. Mounting and process load are integrated into the design of power ultrasonic oscillators, leading to the development of a method for identifying process-optimal mountings. Experimental validation confirms a reduction in process forces by up to 40% and improved efficiency.
Schlagworte
- Kapitel Ausklappen | EinklappenSeiten
- I–X Titelei/Inhaltsverzeichnis I–X
- 1–3 1 Einleitung 1–3
- 4–34 2 Stand des Wissens 4–34
- 2.1 Leistungsultraschall
- 2.2 Auslegung und Modellierung von Leistungsultraschallschwingern
- 2.3 Lagerung von Leistungsultraschallschwingern
- 2.4 Lasteinflüsse auf Leistungsultraschallschwingsysteme
- 2.5 Ultraschallunterstütztes Bearbeiten von Gestein
- 2.6 Kavitationserzeugung mit Leistungsultraschall
- 35–39 3 Zielsetzung der Arbeit 35–39
- 3.1 Bewertung des Stands des Wissen
- 3.2 Ziele der vorliegenden Arbeit
- 3.3 Vorgehen
- 40–58 4 Strukturmodellierung 40–58
- 4.1 Modellierung der Ultraschallschwinger
- 4.2 Experimentelle Charakterisierung der Ultraschallschwingsysteme
- 4.3 Modellierung und Kopplung der Lagerungsvarianten
- 4.4 Strukturmodellvernetzung und Diskretisierung der Kopplungsbereiche
- 59–80 5 Identifikation und Modellierung von Prozesslasten 59–80
- 5.1 Kopplung von Last- und Strukturmodellen
- 5.2 Idealisierte Lastkategorien
- 5.3 Reale Lasten
- 81–111 6 Analyse des Lagerungs- und Lasteinflusses 81–111
- 6.1 Unbelasteter Fall
- 6.2 Einfluss der idealisierten Lastkategorien auf die Ultraschallsysteme
- 6.3 Auswertung der Ergebnisse
- 112–128 7 Optimierte Auslegung der Schwingsysteme 112–128
- 7.1 Entwicklung eines Gütemaßes zur Lagerbewertung
- 7.2 Auslegungsmethode
- 7.3 Anwendung auf das Schwingsystem zur Kavitationserzeugung
- 7.4 Anwendung auf das Schwingsystem zur Gesteinsbearbeitung
- 7.5 Aufbau und Charakterisierung eines optimierten Schwingsystems zur Gesteinsbearbeitung
- 7.6 Experimentelle Validierung der Optimierung
- 129–132 8 Diskussion der Ergebnisse 129–132
- 133–135 9 Zusammenfassung 133–135
- 136–149 Anhang 136–149
- A Materialdaten der Strukturmodelle
- B Identifikation von Ersatzparametern
- C Experimentelle Analyse derKavitationserzeugung
- D Ergänzungen zu den Sensitivitätsanalysen
- 150–164 Literaturverzeichnis 150–164
- 165–167 Lebenslauf 165–167
