Titelaufnahme

Titel
Realisierung und Validierung eines generativ gefertigten Wägeelements mit DMS
Weitere Titel
Implementation and validation of a generative manufactured weighing element with strain gauge
AutorInnenHohensinner, Ralph
GutachterKorak, Gernot ; Geyer, Sebastian
Erschienen2018
Datum der AbgabeDezember 2018
SpracheDeutsch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Arduino / Brückenschaltung / Dehnungsmessstreifen / Generative Fertigung / Klebstoffe / Lasersintern / PA12 / Wägeelement / Wägegeometrie
Schlagwörter (EN)arduino / bridge circuit / strain gauges / generative production / adhesives / laser sintering / PA12 / weighing element / Wägegeometrie
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Realisierung und Validierung eines generativ

gefertigten Wägeelements sowie mit der Vorgehensweise zur Applikation von

Dehnungsmessstreifen auf der Kunststoffoberfläche. Behandelt wird auch die Umsetzung

der Widerstandsänderung der Dehnungsmessstreifen in eine Gewichtsgröße. Für die

Ermittlung der erreichbaren Wägeeigenschaften der Geometrie wird eine Versuchsreihe

mit verschieden abgestuften Belastungen durchgeführt.

Eine kompakte Bauweise sowie eine kostengünstige Herstellung sind für die Umsetzung

der flexiblen Nutzung einer Wägegeometrie entscheidend. Dabei werden

Geometrievarianten für die Fertigung mittels selektiven Lasersintern ausgestaltet, die im

Anschluss mit aktuellen Werkstoffkennwerten simuliert und evaluiert werden. Diese

Ergebnisse dienen als Grundlage für erforderliche Auslegungen weiterer Komponenten. In

einem anschließenden Auswahlverfahren und der Gegenüberstellung der gefertigten

Geometrievarianten wird die geeignetste Geometrie zur Weiterverwendung ermittelt. Mit

diesen Erkenntnissen wird ein Prototyp gefertigt, auf dem eine Brückenschaltung mit

Dehnungsmessstreifen appliziert wird. Bei der Applizierung der Dehnungsmessstreifen

wird eine Methode entwickelt, welche ermöglicht, durch externe Kühlung des

Dehnungsmessstreifens den Installationsvorgang ohne Wärmeeintrag durch den

Lötvorgang auf die Kunststoffgeometrie durchzuführen.

Für die Messdatenerfassung wird ein geeignetes Messsystem ausgewählt, welches

mithilfe einer Open-Source Software die Messdaten in eine Gewichtseinheit übersetzt und

diese Daten auf einem Monitor zur Datenauswertung ausgibt.

Mit diesem Versuchsaufbau wird das Verhalten der erstellten Messgeometrie durch

angepasste Prüfverfahren beschrieben. Diese Versuche beinhalten Langzeittests,

Belastung mit verschieden abgestuften Lasten, Verhalten bei Maximalbelastung,

Driftverhalten, Kriechverhalten und Temperaturverhalten. Anschließend wird die

verwendete Wägegeometrie durch Optimierungsmaßnahmen neugestaltet und mit einer

veränderten Schaltung ausgestattet. Außerdem wird eine Einstellmöglichkeit zur

Verringerung der Brückenspeisespannung implementiert

Zusammenfassung (Englisch)

This thesis deals with the realization and validation of a generatively manufactured weighing element, as well as the procedure for the application of strain gauges on the plastic surface. The conversion of the resistance change of the strain gauges to a weight-unit is also dealt with. To determine the achievable weighing properties of the geometry, a series of tests with different graduated loads is carried out.

A compact construction, as well as a cost-effective production, are crucial for the implementation for the flexible usage of a weighing geometry. Geometry variants for production are designed by means of selective laser sintering, which are then simulated and evaluated using the material characteristics of the used material. The results provide a basis for required designs of other components.

In another selective process and comparison of already manufactured geometry variations, the most suitable is determined for further use. With these findings, a prototype is manufactured on which a bridge circuit with strain gauges is applied. When applying the strain gauges, a method is developed, which allows to carry out the installation process without heat input by the soldering process on the plastic geometry, managed by external cooling of the strain gauge. For measuring data acquisition, a suitable measuring amplifier is selected, which uses open-source software to interpret the measured data in one weight unit and output this data on a monitor for data evaluation.

This experiment setup describes the behavior of the created measuring geometry by means of adapted test methods. These tests include long-term tests, weighing experiments with different graded loads, behavior at maximum load, drift behavior, creep behavior and temperature behavior.

Subsequently, the weighing geometry used is redesigned by means of optimization measures and equipped with a modified circuit. In addition, a control to adjust the bridge supply voltage is implemented.