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Die aktuellen Chemnitzer Lehr- und Forschungsschwerpunkte im getriebetechnischen Umfeld werden einerseits durch die historischen Themengebiete beeinflusst, andererseits durch die neuen Erfordernisse im maschinenbaulichen Umfeld bestimmt. Im Gegensatz zur historischen Ausbildung der Studierenden im Studiengang Maschinenbau können die Lehrinhalte zur Entwicklung und Berechnung ungleichmäßig übersetzender Getriebe nach der Neuordnung der Lehrinhalte infolge der Umstellung auf das zweigliedrige Bachelor- und Masterstudium heute nur noch als Wahlfächer im Masterstudium angeboten werden. Bedingt durch die damit zukünftig zu erwartenden Wissenslücken junger Ingenieure, insbesondere bezüglich der theoretischen Grundlagen und Werkzeuge für das Themengebiet der Getriebesynthese, erscheint es erforderlich, die Verfahren und Methoden der Getriebesynthese als zusätzliche Features in gängigen Software- und CAD-Applikationen zur Verfügung zu stellen. Lösungswege hierzu sind u. a. zusätzliche Funktionalitäten für CAD-Programme oder Simulationsumgebungen zu entwickeln oder Algorithmen extern, z. B. durch MATHCAD-Synthesearbeitsblätter mit modular strukturierten Funktionsbausteinen, zu implementieren.
Antriebstechnische Forschungsschwerpunkte sind heute dadurch gekenn-zeichnet, dass optimale Lösungen i. A. nicht allein durch optimale mechanische Baugruppen realisierbar sind. Vielmehr steht die bestmögliche Kombination und Symbiose von Baugruppen zur Entwicklung effizienter mechatronischer Gesamtkonzepte im Focus der Betrachtung. Hierbei rücken neben elektronischen und softwareseitigen Fragestellungen auch verstärkt werkstofftechnische und energieeffiziente Aspekte in den Mittelpunkt. Im Gegensatz zur früher stark Versuchsfeld geprägten Arbeitsweise spielen heute detaillierte virtuelle Prototypen eine entscheidende Rolle.

Stichpunkte zum Vortrag

• Vorbildung
• Wahl der Ausbildungsschwerpunkte
• geeignete Lehrveranstaltungen
• Restriktionen im Bachelor- bzw. Masterstudiengang

Ende 2010 startete das EU-Projekt thinkMOTION, dessen Hauptziel die internetbasierte Bereitstellung von Informationen aus dem Wissensgebiet der Bewegungstechnik für ein breites Nutzerspektrum ist. Das im Rahmen des Projektes europaweit zusammenzutragende Material reicht von vergessenen, historisch bedeutsamen Schätzen bis hin zu den aktuellsten Forschungsergebnissen. Dabei werden die unterschiedlichsten Informationsquellen, wie Bücher, Patentschriften, Artikel, Zeichnungen, gegenständliche Modelle etc., digitalisiert, mit Metadaten ergänzt und in Form von Textdokumenten, Fotos, Videos, interaktiven Animationen oder formalisierten Beschreibungen von getriebetechnischen Lösungen im Internet bereitgestellt. Vom technischen Blickwinkel her basieren die Arbeiten im thinkMOTION-Projekt auf den Ergebnissen der mittlerweile als Onlinebibliothek etablierten Digitalen Mechanismen- und Getriebebibliothek (DMG-Lib.org), die mit finanzieller Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft aufgebaut wurde. Der DMG-Lib-Arbeitsablauf und die auch die DMG-Lib-Werkzeuge wurden an die Erfordernisse eines verteilten Arbeitens auf europäischer Ebene angepasst. Die durch thinkMOTION entstehenden Inhalte werden auf der DMG-Lib-Plattform gesammelt und auf unterschiedliche Weise präsentiert. Wichtig dabei ist, dass die DMG-Lib-Inhalte auch über die Onlinebibliothek Europeana zugänglich sind, die schon jetzt als das zentrale europäische Metaportal Millionen von digitalisierten Objekten umfasst. Neben einer Kurzvorstellung des thinkMOTION-Projektes konzentrieren sich die folgenden Ausführungen auf wesentliche Aspekte des verwendeten Arbeitsablaufs, der Rechteklärung und der Problematik der Mehrsprachigkeit.

Im Bericht wird die Entwicklung eines mehrsprachigen illustrierten getriebetechnischen Wortschatzes nach bibliothekarischer Indexierung und ihre Anwendung in einer digitalen Mini-Bibliothek mit koordinierter Suchmaschine vorgestellt.

In der globalisierten Welt gehören Kreativität und neue Ideen zu den wenigen Möglichkeiten, einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen.
In einem Fachgebiet- wie im vorliegenden Fall der Mechanismentechnik- das zumindest in Teilen als nicht mehr zeitgemäß erachtet wird und dessen spezifisches Wissen Gefahr läuft, vergessen zu werden, bieten sich denjenigen, die noch über diese Kenntnisse verfügen, reiche Betätigungsfelder. Wenn es gelingt, Altes- ungleichförmige übersetzende Getriebe- mit Neuem- der Computertechnik und den Möglichkeiten moderner Fertigungstechnik- zu verbinden, kann Alleinstellung entstehen.
Besonders für kleine Unternehmen mit geringer Markt- und Vertriebsmacht öffnen sich Nischen, in denen sich, relativ unbehelligt von den Branchengrößen, technische Lösungen entwickeln und vermarkten lassen.

In der globalisierten Welt gehören Kreativität und neue Ideen zu den wenigen Möglichkeiten, einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen.
In einem Fachgebiet- wie im vorliegenden Fall der Mechanismentechnik- das zumindest in Teilen als nicht mehr zeitgemäß erachtet wird und dessen spezifisches Wissen Gefahr läuft, vergessen zu werden, bieten sich denjenigen, die noch über diese Kenntnisse verfügen, reiche Betätigungsfelder. Wenn es gelingt, Altes- ungleichförmige übersetzende Getriebe- mit Neuem- der Computertechnik und den Möglichkeiten moderner Fertigungstechnik- zu verbinden, kann Alleinstellung entstehen.
Besonders für kleine Unternehmen mit geringer Markt- und Vertriebsmacht öffnen sich Nischen, in denen sich, relativ unbehelligt von den Branchengrößen, technische Lösungen entwickeln und vermarkten lassen.

In der globalisierten Welt gehören Kreativität und neue Ideen zu den wenigen Möglichkeiten, einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen.
In einem Fachgebiet- wie im vorliegenden Fall der Mechanismentechnik- das zumindest in Teilen als nicht mehr zeitgemäß erachtet wird und dessen spezifisches Wissen Gefahr läuft, vergessen zu werden, bieten sich denjenigen, die noch über diese Kenntnisse verfügen, reiche Betätigungsfelder. Wenn es gelingt, Altes- ungleichförmige übersetzende Getriebe- mit Neuem- der Computertechnik und den Möglichkeiten moderner Fertigungstechnik- zu verbinden, kann Alleinstellung entstehen.
Besonders für kleine Unternehmen mit geringer Markt- und Vertriebsmacht öffnen sich Nischen, in denen sich, relativ unbehelligt von den Branchengrößen, technische Lösungen entwickeln und vermarkten lassen.

Das Bewegungsdesign für Kurvengetriebe oder Mechanismen mit gesteuerten Antrieben legt die erreichbare Arbeitsgeschwindigkeit und Bewegungsgenauigkeit maßgeblich fest. Je nach Anwendung erfolgt die Auslegung von Bewegungen mit Hilfe unterschiedlicher mathematischer Ansätze.
Etablierte Methoden sind die abschnittweise Definition von Übertragungsfunktionen auf Basis von Polynombewegungsgesetzen, die Beschreibung von Bewegungen durch Splines oder die harmonische Synthese.
Im Bereich Getriebetechnik/Simulation der Heidelberger Druckmaschinen AG wurde ein Programmsystem zur Auslegung von Polynom-Bewegungsfunktionen durch Kopplung von Bewegungsdesign und Mehrkörpersimulation entwickelt. Das System ermöglicht eine Parametrisierung von Bewegungsgesetzen im Simulationsmodell eines Getriebes, die effiziente, automatische Simulation von Bewegungsdesign-Varianten und die Bewegungsoptimierung nach beliebigen mechanischen Messgrößen der Mehrkörpersimulation.
Am Beispiel des Vordermarkengetriebes einer Bogenoffsetdruckmaschine wird der entsprechende Auslegungsprozess vorgestellt. Insbesondere wird gezeigt, dass die Methode zu äußerst günstigen Lösungen führen kann, die mit herkömmlichen Ansätzen des Bewegungsdesign nur schwer gefunden werden können.

Auf der Basis eines fünfgliedrigen Kurbelgetriebes lassen sich unter bestimmten Randbedingungen bezüglich der kinematischen Abmessungen sowie des Übersetzungsverhältnisses zwischen den beiden Antriebskurbeln radiärsymmetrische Koppelkurven erzeugen, die dazu genutzt werden können, durch einen entsprechend dimensionierten und angelenkten zusätzlichen Zweischlag ein Schrittgetriebe zu erzeugen.
Im folgenden Beitrag wird nach einem kurzen Literaturabriss zu fünfgliedrigen Getrieben im Allgemeinen und deren Verwendung als Rast- oder Schrittgetriebe im Besonderen auf die Ermittlung der Krümmungseigenschaften der Koppelkurven fünfgliedriger Getriebe eingegangen, wobei mit Hilfe eines interaktiven Geometrieprogrammes auch gezeigt wird, inwieweit die geometrische Bestimmung der Krümmungseigenschaften dazu genutzt werden kann, um ein möglichst optimales Schrittgetriebe zu erzeugen.

In diesem Beitrag werden die Berechnungsgrundlagen für Geradführungen mit dem unsymmetrischen Watt’schen Lenker (Lemniskatenlenker Typ II) dargestellt. Es wird beschrieben, wie Getriebe dieses Typs mit punktuell optimaler bzw. bereichsweise voll ausgeglichener Geradführung berechnet werden können. Die angenäherte Geradführung der zentrischen Schubkurbel ist Ausgangspunkt für die Entwicklung von Geradführungen mit dem Lemniskatenlenker Typ II.

CAD-Systeme sind die am häufigsten verwendeten Werkzeuge eines Konstrukteurs. Am Beispiel einiger klassischer Verfahren der Getriebesynthese wird untersucht, ob und wie diese Verfahren mit oder ohne Modifikationen in die CAD-Arbeitsumgebung übernommen werden können. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, auf welche Weise die 3D-CAD Systeme Catia V5 und Pro/Engineer Wildfire zur Lösung von Bewegungsaufgaben genutzt werden können. Gegenüber der manuellen Zeichnung zeigen sich erweiterte Möglichkeiten der Getriebesynthese, ohne dass der CAD-Bearbeiter Kenntnisse in der Programmierung von Routinen im CAD- System benötigt.

Structural design of mechanisms in a human-machine interaction manner is becoming an important new trend in the conceptual design of mechanism-based products or systems. Rigid subchains, which have zero or negative degrees of freedom, usually exist in closed kinematic chains, especially in those with multiple loops. This paper proposes an efficient solution for the problem of rigid subchain identification of multi-loop kinematic chains. First, the array representation of the loops of kinematic chains is introduced and the operations of loops are presented. Then, the concept of the basis loops and their selection rules are proposed. Base on the basis loops, the graph of kinematical network of kinematic chains is established. A new method grounded on the kinematical network is proposed for rigid subchain identification in multi-loop kinematic chains in the end. Some identification examples are given to show the effectiveness of the method.

Der Beitrag befasst sich mit Dynamikmodellen für Antriebssysteme mit Mechanismen, die besonders in schnelllaufenden Verarbeitungsmaschinen Anwendung finden. Es wird ein Überblick zu Modellstufen, Parametern und Methoden der Parameteridentifikation gegeben. Dabei spielt der Modellabgleich zwischen Experiment und Simulation eine wesentliche Rolle. Der vorteilhafte Gebrauch der Eigenbewegung bzw. Quasi-Eigenbewegung als Indikatorfunktion für die schrittweise Bestimmung von Parameterwerten wird herausgearbeitet und anhand der Trägheitsparameter der einzelnen Körper demonstriert. Neben dem konventionellen Vorgehen findet mit ausgewählten Parametern auch die numerische Optimierung Anwendung. Beim Modellabgleich dient die Kurbelschwinge eines Mechanismenprüfstandes als Beispiel.

Mikrotechnik ist ohne nachgiebige Mechanismen nicht denkbar. Insbesondere der monolithische Aufbau macht sie für die Anwendungen im Mikrobereich attraktiv. Gerade die Eigenschaften, die seitens der Technologie Vorteile bringen, erschweren deren theoretische Untersuchung. In diesem Beitrag wird ein Formalismus zur Aufstellung Starrkörpersystem-Modelle demonstriert und mit Beispielen belegt.

Im Projekt e-Kinematix soll eine virtuelle Forschungsumgebung zur Unterstützung der Entwicklung von Bewegungseinrichtungen aufgebaut werden. Hierzu sollen Technologien zur Projektorganisation, -durchführung und -dokumentation bereitgestellt werden. In einzelnen Modulen werden Werkzeuge zur Verwaltung, Recherche, Synthese und Analyse erstellt. Besonders wichtig bei der Entwicklung ist die Dokumentation der Ergebnisse der Arbeitsschritte und die Verknüpfung der gesammelten Daten. Grundlage für das e-Kinematix Projekt bilden die e-Researchumgegung eSciDoc, die Digitale Mechanismen- und Getriebebibliothek (DMG-Lib) und die Applikation Gecko. Durch die Kombination entsteht ein umfassendes Werkzeug zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses.

Das Handgelenk bzw. die Handwurzel verbindet den Unterarm mit der Mittelhand und verleiht ihr zwei rotatorische Freiheitsgrade. Die Bewegungen in diesen Freiheitsgraden werden Flexion/Extension und Radial-/Ulnar-Abduktion genannt. Im Gegensatz zu anderen Gelenken im menschlichen Bewegungsapparat ähnelt der Aufbau der Handwurzel nicht einem technischen Kugelgelenk, wie es näherungsweise zum Beispiel für die Hüfte oder die Schulter der Fall ist. Vielmehr besteht die Handwurzel aus acht individuell geformten Knochen, die in einen komplexen Weichteilapparat eingebettet sind und deren individuelle Verdrehung und Verschiebung die Beweglichkeit der Mittelhand und eine große Kraftübertragung gewährleisten.
Aus CT-Aufnahmen der Handwurzel-Knochen von lebenden Probanden in verschiedenen statischen Lagen der Mittelhand werden die Bewegungs-bahnen der Knochen ermittelt. Darauf aufbauend wird exemplarisch gezeigt, wie diese Bewegungen analysiert werden, um eine Synthese von Ersatzgetrieben möglich zu machen.

In diesem Artikel wird die Entwicklung der Kinematik eines Endoskop Manipulator Systems vorgestellt (EMS). Er wird in der chirurgischen Therapie von Erkrankungen in den Nasennebenhöhlen eingesetzt, beispielsweise in der FESS (Functional Endoscopic Sinus Surgery). Durch das System wird ein beidhändiges Operieren ermöglicht. Der Artikel fasst dabei die Arbeiten nach [Krinninger 2011] zusammen.

Stoffschlüssige Biegegelenke mit konzentrierter Nachgiebigkeit ermöglichen eine gezielte Beeinflussung des Verformungsverhaltens von monolithischen nachgiebigen Mechanismen durch geometrische Gestaltung. In diesem Beitrag wird das Potenzial von prismatischen Festkörpergelenken mit verschiedenen polynomförmigen sowie vereinfachten Aussparungskonturen zur Verringerung des Spannungs-Auslenkungs-Verhältnisses exemplarisch aufgezeigt. Da diese Gelenke insbesondere im Bereich der Präzisionstechnik Anwendung finden, wird als zusätzliches Kriterium die Drehachsenverlagerung als ein Einflussfaktor auf die Positionierabweichung einer monolithischen Lenkergeradführung näher betrachtet.

CAD-Systeme sind die am häufigsten verwendeten Werkzeuge eines Konstrukteurs. Am Beispiel einiger klassischer Verfahren der Getriebesynthese wird untersucht, ob und wie diese Verfahren mit oder ohne Modifikationen in die CAD-Arbeitsumgebung übernommen werden können. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt, auf welche Weise die 3D-CAD Systeme Catia V5 und Pro/Engineer Wildfire zur Lösung von Bewegungsaufgaben genutzt werden können. Gegenüber der manuellen Zeichnung zeigen sich erweiterte Möglichkeiten der Getriebesynthese, ohne dass der CAD-Bearbeiter Kenntnisse in der Programmierung von Routinen im CAD- System benötigt.

2010 fand erstmalig ein Roboterwettbewerb für Erstsemesterstudenten der Mechatronik im Rahmen einer Projektwoche an der Technischen Universität statt. Dieser hatte das Ziel, den Studierenden eine Motivationssteigerung für ihr Studium zu geben und ihnen anhand des Themas Robotik einen Überblick über die wichtigsten Elemente der Mechatronik zu vermitteln. Es wurden vier verschiedene Aufgaben entwickelt, die Teil eines Staffelwettbewerbs waren. Die Grundlage der Roboter bildete Lego Mindstorms NXT 2.0, wobei die Programmierung mit National Instruments LabVIEW erfolgte. In diesem Artikel werden sowohl die Organisation und Umsetzung des Projektes, als auch die gewonnenen Erfahrungen beschrieben.

Der Beitrag stellt die Ergebnisse einer Studie vor, die im Rahmen eines hochschulinternen Forschungsprojekts die Tauglichkeit der charakteristischen Konzepte einer Physik-Engine zur Verwendung in einer Simulationsund Analysesoftware für ebene Mechanismen untersucht. Eine zusätzliche Besonderheit ist die Forderung, jene Software als reine Webanwendung zu gestalten. Die relevanten mechanischen Grundlagen und die verwendeten numerischen Verfahren werden ebenso in gebotener Kürze abgehandelt wie Architektur und Eigenschaften der entstandenen Webapplikation. Eine Reihe von Beispielen veranschaulicht deren Einsatzmöglichkeiten.

Moderne, hoch aufgeladene Verbrennungsmotoren erzeugen stark ungleichförmige Drehmomente an der Kurbelwelle. Um die daraus resultierenden Schwingungen nicht auf das Getriebe und den Antriebsstrang zu übertragen, werden Schwungmassen zur Trägheitserhöhung und Masse-Feder-Dämpfer-Systeme zur Isolation oder Tilgung eingesetzt. Die schwingungsreduzierende Wirkung einer Schwungmasse kann erweitert werden, indem die Schwungmasse nicht starr, sondern durch ein ungleichförmig übersetzendes Getriebe an die Kurbelwelle angebunden wird. Hierzu werden verschiedene Getriebevarianten beschrieben und die Auslegung eines Räderkoppelgetriebes mit Hilfe eines Mehrkörpermodells vorgestellt.

Bei der Konzipierung moderner energieeffizienter Antriebssysteme ist es erforderlich, das dynamische Zusammenspiel aller beteiligten Komponenten ganzheitlich zu betrachten. Ganzheitlich bedeutet für ein Antriebssystem, dass der Projektingenieur dieses vom mechanischen Triebstrang über die Antriebsmotoren bis hin zu den Komponenten der Steuerungs- und Regelungstechnik in einer Arbeitsumgebung modellieren und berechnen kann. Hierbei stehen oftmals Struktur- und Parameteroptimierung gleichermaßen im Vordergrund.
Der Beitrag zeigt die Entwicklung von neuen 2D-Bibliothekselementen zur Simulation von ebenen Koppel- und Bandgetriebestrukturen, welche für eine bereits vorhandene Simulationsumgebung entwickelt wurden. Durch die Definition exakter Schnittstellen sind diese neuen 2D-Bibliothekselemente beliebig mit bereits vorhandenen 1D-Bibliothekselementen, wie z. B. antriebs- und regelungstechnischen Komponenten, verknüpfbar. Anhand ausgewählter Beispiele werden nicht nur die Anbindungsmöglichkeiten zur Antriebs- und Regelungstechnik aufgezeigt, sondern auch die Leistungsumfänge der neuen Koppel- und Bandgetriebeelemente demonstriert.