Hochdurchsatzhandhabung

P04 - Hochdurchsatzhandhabung von Mikroproben

Um eine aufwandsarme, schnelle und prozesssichere Handhabung aller Proben in den zu durchlaufenden Urform-, Einfärbungs- und Kurzzeitcharakterisierungsprozessen im Hochdurchsatz zu gewährleisten, ist ein umfassendes Verständnis der Handhabung von Mikroproben erforderlich. Eine besondere Herausforderung stellt die Handhabung der kugelförmigen Proben mit einem Durchmesser von kleiner als 1000 µm dar. Neben den geometrischen Eigenschaften der Mikroproben sind auch die weiteren Anforderungen der Methode „Farbige Zustände“ an die Probenhandhabung aufgrund der Randbedingungen der verbundenen Teilprojekte vielfältig. Die Mikroproben werden während der Einfärbungs- und Prüfprozesse thermischen und unterschiedlichen mechanischen Belastungen ausgesetzt, welche durch Handhabungs- und Fixierungslösungen toleriert werden müssen. Zu den Prozessen zählen unter anderem die thermische Einfärbung durch Wärmebehandlung, Untersuchungen zur Zerspanbarkeit, die Mikrodruckprüfung oder die mechanische Einfärbung durch Strahlen. Diese Anforderungen werden durch das Ziel des Hochdurchsatzes erweitert. In früheren Forschungsprojekten wurden Handhabungstechnologien für Mikrobauteile intensiv untersucht. Die dort entwickelten mechanischen Greiftechnologien, Spann- und Zuführsysteme sind nicht für den Hochdurchsatz und die beschriebenen Untersuchungen geeignet. Zusätzlich lassen die bereits bekannten Randbedingungen der im Sonderforschungsbereich geplanten Untersuchungen erkennen, dass ein einzelner Handhabungsmodus nicht ausreichend ist, um die Mikroproben anforderungsgerecht Handhaben zu können, da diese entsprechend der Versuche im Haufwerk oder vereinzelt in loser oder fixierter Form benötigt werden. Ziel des Teilprojektes P04 ist daher die Konzeption und Evaluierung von Auslegungsmethoden für ein multimodales Transport- und Handhabungssystems, welches die Mikroproben schnell, aufwandsarm und prozesssicher handhaben, zwischen den Modi überführen und anschließend bereitstellen kann. Die Schaffung von Verständnis über Wirkzusammenhänge zwischen Handhabungssystem, Spannmittel und Mikroprobe ist zwingend erforderlich, um eine hochdurchsatzgeeignete, einheitliche Handhabungsmethode im Sonderforschungsbereich etablieren zu können. Dazu müssen neben der Identifikation eines energieautarken Spannmittels für Mikroproben, welches prozesssicher und ohne unbeabsichtigte Einfärbung der Proben auch gelöst werden kann, die Einflüsse von Spannmethoden basierend auf Form-, Kraft- und/oder Stoffschluss auf die Prozessfähigkeit ermittelt werden. Denkbare Spannprinzipien sind das Einbetten in Klebstoffe oder niedrigschmelzende Legierungen, das Platzieren der Mikroproben in Setznester oder die Nutzung von Vakuumspannnestern.

Publikationen

F. Meiners, A. Geppert, K. Tracht: Adhäsive Vereinzelung von Mikroprokugeln, wt-online 2019, 2019, 840-844.

A. Bader, A. Toenjes, N. Wielki, A. Mändle, A.-K. Onken, A. v. Hehl, D. Meyer, W. Brannath, K. Tracht: Parameter Optimization in High-Throughput Testing for Structural Materials, Materials 2019, 12,  https://www.doi.org/10.3390/ma12203439 .

F. Meiners, A. Bader, J. Beerepoot, K. Tracht: Releasing Strategies for Gecko-Inspired Microgrippers, Tagungsband des 4. Kongresses Montage Handhabung Industrieroboter 2019 in press.

F. Meiners, K. Tracht: Clamping of Microspheres with Low Melting Metals, WCMNM 2018 - World Congress on Micro and Nano Manufacturing, Portorož, 2018.

A. Bader, F. Meiners, K. Tracht: Accelerating High-Throughput Screening for Structural Materials with Production Management Methods, Materials (Basel) 2018, 11,  https://www.doi.org/10.3390/ma11081330

F. Meiners, S. Hogreve, K. Tracht: Boundary Conditions in Handling of Microspheres Induced by Shape Deviation Constraints, Tagungsband des 2. Kongresses Montage Handhabung Industrieroboter 2017, 125-133 https://www.doi.org/10.1007/978-3-662-54441-9_13