Wie funktioniert das?

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Für das Entwerfen neuer Geräte und für das Entwickeln von Lösungsvarianten sind Kenntnisse bisheriger Lösungen, physikalischer Wirkprinzipe und konstruktiver Realisierungen eine wesentliche Basis. An dieser Stelle sollen daher typische Geräte der Feinwerktechnik vorgestellt werden, wobei neben der Funktionsweise der konstruktive Aufbau als Schwerpunkte zu betrachten sind. Vielleicht können ja auch Anregungen vermittelt werden, um einmal selbst Geräte zu analysieren. Gern stelle ich die Möglichkeit der Präsentation zur Verfügung. Sprechen Sie mich einfach an. (email: thomas.nagelBild:Mail-Ed.gififte.de)


Inhaltsverzeichnis

3D-Drucker

thumb 3D-Drucker

Bauteile aus Kunststoff lassen sich nicht nur über klassische Spritzgussverfahren erzeugen, sondern auch mittels verschiedener additiver Herstellverfahren. Eines der am weitesten verbreiteten Verfahren ist das des FDM (fused deposition modelling), bei dem in einem kleinen Extruder der Kunststoff aufgeschmolzen wird und als dünner Strang positioniert wird. Diverse Gerätetechnik wird hierzu als 3D-Drucker angeboten. Nachfolgendes Video zeigt einen an der TUD kreierten Aufbau als Delta-Drucker, bei dem Wert auf Präzision gelegt wurde. So wurden beispielsweise spielfreie Magnetgelenke entwickelt, die ohne Stick-Slip-Verhalten auskommen und damit das Druckbild positiv bestimmen.
Film: Datei:Delta-Drucker2.ogg
Unser neuester Beitrag in Kooperation mit dem Prothesenwerk Dresden: Technik und Technologie für den Silikondruck [1]

Laser-Farbdrucker

thumb Tonertrommel

Laserdrucker bestechen durch ihr Druckbild und die Druckgeschwindigkeit. Sie arbeiten nach dem Xerografie-Verfahren. Der Druckprozeß erfolgt bei diesem Gerät nach dem Four-pass-Prinzip, bei dem ein Zwischenmedium benutzt wird, auf dem die vier Farben nacheinander gedruckt werden. Das hat den Vorteil, dass nur eine Lichtquelle und eine Fotoleitertrommel benötigt werden. Dies erkauft man sich mit dem Nachteil der geringeren Druckgeschwindikeit. Die wichtigsten Module des hier untersuchten Epson Aculaser C1100 sind die Lasereinheit (übernimmt die strukturierte Belichtung der Photoleitertrommel), die Bildtrommel (Druck der vier Farben auf das Zwischenmedium), die Tonertrommel (die die vier Farbbehälter enthält) und die Fixiereinheit (Toner-Partikel werden aufgeschmolzen). mehr zum Laserdrucker


Elektrische Zahnbürste

thumb Elektrische Zahnbürste

Elektrische Zahnbürsten sind hinreichend bekannt und es gibt sie in vielen Varianten. Meist werden Kleinstmotoren mit Koppelgetrieben benutzt, um die oszillierende Bewegung des Bürstenkopfes zu erreichen. Neuere Konstruktionen verwenden auch Direktantriebe, die mittels intelligenter Ansteuerung und Aufbau zwei überlagerte Bewegungen, die oszillierende Drehbewegung und eine lineare Bewegung, erzeugen. Sensoren dienen z.B. der Überwachung der Andruckkraft, verschiedene Benutzungsmodi können eingestellt werden und separate Displays erlauben eine bequehme Ablesung der Daten. mehr zur Zahnbürste

CD-Laufwerk

thumb CD-Kopf

Das CD-Laufwerk ist sicherlich ein Klassiker unter den feinwerktechnischen Geräten und beinhaltet viele typische Baugruppen.

Das erste CD-Laufwerk wurde von Philips 1974 entwickelt. Die CD (compact disc) als Speichermedium gehört zu den optischen Datenspeichern. Die digitalisierten Daten werden in spiralförmigen Datenspuren mit einem Spurabstand von 1,6 µm auf der CD abgelegt. So entstehen ca. 160.000 Windungen für etwa 6 km Daten. Zur Erzeugung der digitalen Signale dienen mikrogeometrische Vertiefungen („Pits“) von 0,12 µm Tiefe und 0,6 µm Breite gegenüber der CD-Oberfläche, die als „Lands“ bezeichnet wird. Ein Wechsel zwischen Pits und Lands entspricht informationstechnisch der „1“, kein Wechsel der „0“. Mittels Laserstrahl von etwa 1µm Durchmesser lassen sich die Datenspuren lesen. Original-CD’s der Audio-Video-Technik werden mittels Spritzgusstechnik von einer Master-CD abgeformt. mehr zum CD-Laufwerk


Schrittmotoren

thumb Schrittmotor mit integriertem Spindel-Mutter-System für lineare Aktorbewegungen

Schrittmotore sind Antriebe, bei denen durch wechselnde Bestromung von Wicklungen am Ständer eine schrittweise Bewegung des Rotors erzeugt wird. Mit zunehmender Frequenz werden aus Einzelschritten eine nahezu kontinuierliche Bewegung. Der Vorteil von Schrittmotoren liegt darin, dass sie ohne Benutzung eines Sensors und einer Regelschleife definierte Positionen anfahren können, sie arbeiten in einer offenen Steuerkette. Nachteilig ist, dass evtl. auftretende Schrittverluste nicht erkannt werden. Schrittmotoren setzt man in zahlreichen Anwendungen ein, so u.a. in der Schreib- und Drucktechnik, Medizin- und Labortechnik, Kfz-Technik, Klimatechnik und im Sondermaschinenbau. Für verschiedene Einsatzfälle wurden angepasste Bauarten entwickelt. mehr zum Schrittmotor

Nadeldrucker

thumb kreisförmig angeordnete E-Magnet-Antriebe (hier 18 von 24)

Der Nadeldrucker gehört wie der Tintenstrahldrucker zu den Matrixdruckern, bei denen sich das Druckzeichen aus einzelnen Punkten zusammensetzt. Gleichzeitig zählt der Nadeldrucker wie der Typenraddrucker zu den so genannten Impact-Druckern (Anschlagdrucker). Aufgrund der Vorteile (siehe Beschreibung) wird der Nadeldrucker auch heute noch (z.B. im Handel, bei Banken) eingesetzt. Der Druckkopf enthält die Nadeln und den für jede einzelne Nadel erforderlichen elektromagnetischen Antrieb. Es sind Aufbauten mit 7, 9, 18, 24 und sogar 48 Nadeln bekannt, die ein oder mehrreihig angeordnet sind. Beim statischen Klappankerprinzip ist die Nadel fest mit dem Anker verbunden. Bei Bestromung zieht der Elektromagnet den Anker an. Die Nadel schießt nach vorn auf Farbband und Papier. Die Methode zeichnet sich durch eine mittlere Durchschlagskraft und eine erhöhte Druckgeschwindigkeit aus.mehr zum Nadeldrucker


VHS-Recorder

thumb schräg angeordnete Videotrommel

Das VHS (Video Home System) wurde in Europa in den Jahren ab 1980 zum Standard im Heimvideobereich. Nachdem VHS etwa 20 Jahre lang das marktführende System gewesen war, wurde es ab etwa 2000 nach und nach von der digitalen DVD abgelöst. Beim Betrachten des Laufwerkes fällt die schräg angeordnete Videotrommel auf. Nur diese Anrodnung nach dem so genannten Schrägspurverfahren ermöglicht das Aufzeichnen der Videosignale auf akzeptablen Bandlängen. Hierbei wird die Relativgeschwindigkeit zwischen langsamlaufenden Magnetband und hochtourig drehender Videotrommel ausgenutzt. Innerhalb der Videotrommel befinden sich üblicherweise zwei Videoköpfe, die wechselseitig das Magnetband abtasten. Das Magnetband wird ähnlich wie beim Tonbandgerät direkt über eine Antriebswelle mit Gummi-Andruckrolle angetrieben. Die Aufwickelspulen unterhalb der Kassette dienen nur dem Aufwickeln des Bandes mit ausreichender Spannung. mehr zum VHS-Recorder

Epilierer

thumb Epilierer.jpg

Ein Epiliergerät dient zum Entfernen von Haaren und feinsten Härchen auf der Haut. Der Aufbau des Gerätes erscheint zunächst einfach. Der Epilierkopf enthält eine so genannte Pinzettenwalze, deren Funktion durch eine Vielzahl komplizierter Einzeltteile sichergestellt wird, die zum Öffnen und Schließen der 40 radial angeordneten Pinzetten dienen. Je 20 Stößel übernehmen diese Aufgabe von links bzw. rechts. Die Stößellänge ist mit der Lage der jeweils anzutreibenden Pinzette abgestimmt, so dass die längsten Stößel bis zur Hälfte der Pinzettenwalze eingreifen. Die Walze selbst ist aus einzelnen scheibenförmigen Segmenten aufgebaut, die jeweils 4 Pinzetten aufnehmen. mehr zum Epilierer






Typenrad-Schreibmaschine

thumb Schreibmaschine.jpg

Die elektronische Schreibmaschine AX-145 der japanischen Firma Brother Industries Ltd. ist mit Typenrad, zwei-zeiligem Display und elektronischem Speicher ausgerüstet. Beim Typenrad handelt es sich um eine strahlenförmige Anordnung der Buchstaben und Zeichen auf einer dünnen, drehbaren Scheibe. Insgesamt übernehmen in diesem Produkt drei Schritt- und ein DC-Motor anteilige Antriebsaufgaben: die Bewegung des Druckkopfes, des Typenrades, der Schreibwalze und des Auslösemechanismus. Zur Drehung des Typenrades wurde eine spielfreie Zahnradstufe genutzt, die aus dem Motorritzel und zwei parallel geschalteten, tangential mit einer Feder verspannten Zahnräder besteht. mehr zur Typenrad-Schreibmaschine

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