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Einladung zum Promotionsvortrag von Herrn Dipl.-Ing. François Brouet

am 12.01.2017, um 12.00 Uhr im Hörsaal A003 der Appelstraße 11a

Wir laden alle Mitarbeiter/innen, Studierende und Kollegen zum Promotionsvortrag von Herrn Dipl.-Ing. François Brouet am Donnerstag, den 12. Januar 2017, um 12.00 Uhr im Hörsaal A003, Appelstraße 11a mit dem Thema: Theoretische und experimentelle Untersuchungen der Modenkopplung an Ultraschallwerkzeugenein.

 

Zusammenfassung der Arbeit:

Sonotroden werden in vielen Hochleistungs-Ultraschallsystemen zum Schweißen oder Schneiden verwendet. Sie übertragen die Schwingungsenergie vom piezoelektrischen Wandler auf ein Werkstück. In den meisten Fällen werden diese Schwinger in einer longitudinalen Schwingungsmode und im niedrigen Ultraschallfrequenzbereich 20 bis 40 kHz betrieben. Häufig sind auch andere Moden überlagert und an der Gesamtantwort beteiligt.

Die Anwesenheit dieser zusätzlichen Moden bereitet den Herstellern von Ultraschallwerkzeugen oft erhebliche Schwierigkeiten. Bisher kann die Beteiligung dieser Störmoden erst nach der Fertigung der Sonotroden empirisch vermieden werden, indem die Geometrie iterativ geändert wird, bis ein zufriedenstellendes Schwingungsverhalten erreicht ist.

Diese Geometrieänderung basiert auf der Korrelation einer experimentellen Modalanalyse und einer Finite-Elemente Analyse. Weil die Ultraschallsonotroden oft geometrisch komplex sind, ist eine vollständige Trennung der Betriebsmode von den anderen Moden nur selten möglich. Des Weiteren ist die Wiederholbarkeit der Fertigung häufig problematisch, weil das Sonotrodenmaterial eine gewisse Heterogenität besitzt. Sogar eine leicht ungleiche Verteilung der Materialeigenschaften hat einen deutlichen Einfluss auf die Schwingungsmoden.

Die bekannten Kopplungsmechanismen wurden zunächst untersucht und die potentielle Interaktion der Nachbarmoden in Abhängigkeit ihres Typs und ihrer Frequenzlage bewertet. Danach wurde der Einfluss der Materialheterogenität auf das Schwingverhalten der Sonotroden und auf die Simulationsergebnisse der FE-Analysen untersucht. Die entwickelten Methoden ermöglichen bessere und verlässlichere Simulationsergebnisse bei der Auslegung von Sonotroden und reduzieren den Aufwand für die nachträgliche empirische Optimierung deutlich.