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30 Die Forschungscluster der TU Ilmenau | Präzisionstechnik und Präzisionsmesstechnik Das Forschungsgebiet Magnetofluiddynamik beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischen Feldern und elektrisch leitfähigen Fluiden. Die interdisziplinären Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet werden im Graduiertenkolleg „Elektromagnetische Strömungsmessung und Wirbelstromprüfung mittels Lorentzkraft“ durchgeführt, das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft jährlich mit 1,2 Millionen Euro gefördert wird. 24 Doktoranden und ihre wissenschaftlichen Betreuer erforschen die an der TU Ilmenau entwickelte Lorentzkraft-Anemometrie, ein elektromagnetisches Verfahren zur hochgenauen berührungsfreien Messung von Geschwindigkeit und Durchfluss heißer Metallschmelzen. Damit ist es erstmals möglich, Strömungstransportvorgänge in der metallurgischen Industrie zu messen, also in Bereichen, in denen konventionelle Messmethoden wegen sehr hoher Temperaturen und optischer Undurchdringbarkeit nicht eingesetzt werden können. Um die Messungen zu verbessern, untersuchen Wissenschaftler des Fachgebiets Mathematische Methoden des Operations Research, aus dem Maschinenbau und der Elektrotechnik optimale Magnetkonfigurationen und entwickeln dazu eigens neue Optimierungsverfahren. In dem Projekt „Neuartige Anwendungsfelder innovativer Kraftmess und Wägetechnik“ entwickeln Wissenschaftler hochauflösende Messsysteme, mit denen die Kraftempfindlichkeit von speziellen Mikrokraftsensoren und AFM Cantilevern im Bereich weniger Nanonewton kalibriert werden kann. Cantilever werden in verschiedenen Wissenschaftsfeldern dringend benötigt, beispielsweise zur Messung kleinster Kräfte in biologischen Strukturen, etwa zur Erforschung von Tumoren. Die hochpräzisen AFM Cantilever werden auch zur Prüfung von Werkstoffen eingesetzt, insbesondere zur Untersuchung der Härte von dünnen Schichten mit kleinsten, nur Nanometer großen Verformungen und Nanonewton kleinen Kräften. Vergleichsmessungen mit der Physikalisch Technischen Bundesanstalt, die im Jahr 2015 durchgeführt wurden, wiesen die hohe Präzision von Cantilever-Kalibrierungen nach. Im Bundesprojekt „Inklinometer“ kalibrieren Forscher hochpräzise Kräfte im Bereich weniger Nanonewton, die es ermöglichen, kleinste Neigungsänderungen der Erdoberfläche zu messen, die zum Beispiel durch die Gezeiten verursacht werden. Außerdem arbeiten sie an modularen Elektroniksystemen zur digitalen Regelung hochgenauer und hochdynamischer Wägesysteme. Das „InnoProfile- Transfer“-Projekt Inklinometer des Bundesforschungsministeriums wird seit 2012 mit 1,4 Millionen Euro für fünf Jahre gefördert, an der Finanzierung sind vier Unternehmen mit 20 Prozent beteiligt. Im „InnoProfile-Transfer“-Programm fördert die Bundesregierung im Rahmen ihrer Innovationsinitiative „Unternehmen Region“ solche öffentlichen Forschungsarbeiten in den Neuen Ländern, die gemeinsam mit Unternehmen durchgeführt werden, die das wirtschaftliche Kompetenzprofil ihrer Region prägen und deren Markt- und Technologieentwicklung ein besonderes Potenzial aufweisen. In einem von der EU geförderten European Metrology Research Programme-Projekt arbeiten Ilmenauer Wissenschaftler an hochgenauer Temperaturmessung, an thermischer Modellierung und thermischer Optimierung von Präzisionslängenmessgeräten. Bei der Optimierung der Präzisionslängenmesstechnik kooperieren sie unter anderem mit Forschern der Metrologischen Staatsinstitute Deutschlands (PTB), Frankreichs (LNE), Großbritanniens (NPL) und der Niederlande (VSL). Zudem entwickeln sie verschiedene neue Sensoren und Kalibrierverfahren, die in Präzisionsmessungen und in der Industrie eingesetzt werden.


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