Konzeption eines rechnergestützten Konstruktionssystems für optomechatronische Baugruppen

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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 385

Language
de
Document Type
Doctoral Thesis
Issue Date
2022-03-18
Issue Year
2022
Authors
Zeitler, Jochen
Editor
Franke, Jörg
Hanenkamp, Nico
Hausotte, Tino
Merklein, Marion
Schmidt, Michael
Wartzack, Sandro
Publisher
FAU University Press
ISBN
978-3-96147-500-1
Abstract

With light signals in optical waveguides, very large amounts of data can be transmitted quickly and largely without interference. In the industrial and infrastructural sectors, e.g. in the automotive and aviation industries, demand is therefore increasing to further exploit this potential. What must development processes look like in order to integrate systems that transmit data by means of light? This is a central question for current research. So far, there is no modelling approach for the design of optomechatronic assemblies. The integration of optoelectronic components is an enormous challenge, since optical functions must be modelled in addition to the differences in the design procedures for mechatronic assemblies. This thesis deals with the conceptual design of a system for the computeraided development of optomechatronic assemblies, so-called 3D opto-MIDs. The aim of the work is to represent the interaction of the domains mechanics, electronics and optics in a holistic product development process. For this purpose, tasks such as the integration of electrical circuits as well as functionalities for the design of optical networks must be covered. For this purpose, it is first necessary to identify relevant sub-aspects and components to be realised in such a system. From these findings, a concept is developed of how the procedural flow of a corresponding system can look. By means of a prototypical implementation, a procedure for the design of the optomechatronic construction system is finally derived and evaluated.

Abstract

Mit Lichtsignalen in optischen Wellenleitern lassen sich schnell und weitgehend störungsfrei sehr große Datenmengen übertragen. Im industriellen und infrastrukturellen Bereich, z.B. in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, steigt daher die Nachfrage, dieses Potential weiter auszuschöpfen. Wie müssen Entwicklungsprozesse aussehen, um Systeme, die Daten mittels Licht übertragen, zu integrieren? Dies ist eine zentrale Frage an die aktuelle Forschung. Bisher existiert kein Modellierungsansatz für die Konstruktion optomechatronischer Baugruppen. Die Integration optoelektronischer Komponenten stellt eine enorme Herausforderung dar, da neben den Unterschieden der Konstruktionsverfahren für mechatronische Baugruppen auch optische Funktionen modelliert werden müssen. Diese Arbeit behandelt den konzeptionellen Entwurf eines Systems zur rechnergestützten Entwicklung optomechatronischer Baugruppen, sogenannten 3D-Opto-MIDs. Ziel der Arbeit ist es, das Zusammenwirken der Domänen Mechanik, Elektronik und Optik in einem ganzheitlichen Produktentwicklungsprozess darzustellen. Dazu müssen Aufgaben wie die Integration von elektrischen Schaltungen, als auch Funktionalitäten zum Entwurf optischer Netze abgedeckt werden. Hierfür ist es zunächst notwendig relevante Teilaspekte und zu realisierende Komponenten eines solchen Systems zu identifizieren. Aus diesen Erkenntnissen wird ein Konzept erarbeitet, wie der prozedurale Ablauf eines entsprechenden Systems aussehen kann. Durch eine prototypische Implementierung wird eine Vorgehensweise zum Aufbau des optomechatronischen Konstruktionssystems abschließend abgeleitet und bewertet.

Series
FAU Studien aus dem Maschinenbau
Series Nr.
385
Citation
Notes
Parallel erschienen als Druckausgabe bei FAU University Press, ISBN: 978-3-96147-499-8
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