Entwicklung mechatronischer Systeme
Wir entwickeln Aktorsysteme, Steuerungen und Regelungen als eingebettete Lösungen nach Kundenspezifikation mit höchsten Anforderungen an Präzision, Dynamik, verfügbaren Bauraum, Performance und Effizienz. Wir modellieren und analysieren das Gesamtsystem und finden so die bestmögliche Lösung für Ihr Produkt. Mit Hilfe von leistungsfähigen Simulations- und Rapid-Prototyping-Tools erarbeiten wir Lösungen für eine schnelle und flexible Erstinbetriebnahme Ihres Systems. Wir realisieren Prototypen und begleiten Sie von der Idee bis zur Serieneinführung. Basierend auf Erfahrungen aus zahlreichen Forschungs- und Kundenprojekten bieten wir folgende Leistungen komplett oder auch als Teilleistungen an.
Leistungsangebot
- Konzept- und Machbarkeitsstudien im Bereich magnetischer Antriebe
- exakte Berechnung und Auslegung elektromagnetischer Antriebssysteme als integrierte Komponenten
- hochpräzise elektromagnetische Direktantriebe bis zu 6D
- magnetische Führungen und Lagerungen
- Regelungsentwurf und Implementierung auf Kundenhardware
- virtuelle Prototypen
- Fertigungsüberleitung
Unser Portfolio umfasst unter anderem:
- exakte Berechnung und Auslegung elektromagnetischer Antriebssysteme als integrierte Komponenten
- systematischer FEM-Einsatz zur Modellierung von:
- Statik, Strukturdynamik,
- Magnetik, Elektrostatik,
- Thermik und gekoppelten Phänomenen,
- um aufwendige Redesigns zu eliminieren und Zuverlässigkeit und Robustheit zu erhöhen
- thermisches Management von Aktorsystemen:
- thermische Modellbildung
- Temperierungskonzepte
- Validierung
- Entwurf luft-/magnetgeführter Aktorsysteme mit nm-Präzision
- Antriebssysteme für den Einsatz im Vakuum
- Entwurf von Aktorsystemen für Applikationen mit höchster Dynamik (200 m/s2)
- modellbasierte und experimentelle Optimierung von Maschinendynamik und Schwingungsverhalten
- Erarbeiten von Lösungskonzepten auf Basis einer modellbasierten Gesamtsystembetrachtung
- Regelungen für Aktorsysteme mit nm-Präzision
- Hardware/Software-Codesign von Steuerungen für Aktor- und Sensorsysteme
- Zuverlässigkeit und Effizienz durch strukturierten Entwicklungsprozess
- Leistungsfähige Regelalgorithmen:
- adaptiv,
- minimale Systemanregung,
- Störgrößenkompensation
- Architekturentwurf und Parametrisierung mit Rapid-Prototyping-Tools
- Implementierung auf Zielhardware
- messtechnische Identifikation/Verifikation von Systemdynamik/Modell
- Echtzeittest von Steuergeräten an HIL-Prüfständen
- drahtgebundene Echtzeitvernetzung
- Anpassung von Echtzeitbetriebssystemen inkl. Portierung auf stark ressourcenbeschränkte HW-Plattformen
Applikationsfelder und technische Ausstattung
- optische Inspektion und Analyse
- Medizintechnik
- Laserpräzisionsbearbeitung
- Mehrkoordinatenmesstechnik mit nm- und sub-nm-Präzision
- MEMS- und Mikrosystemtechnikfertigung
- Nanotechnologie
- Regelungen für eingebettete Direktantriebe (linear, rotatorisch) z.B. in medizinischen Geräten
- Regelungen für 6D-Positionierungen, nm-Präzision, hohe Dynamik
- umfangreiche Entwurfssoftware wie MATLAB/Simulink, ANSYS, Maxwell und leistungsfähige Rechentechnik
- interferometrische und kapazitive Weg- und Winkelmesstechnik
- Messtechnik für magnetische Größen
- Schwingungs- und Analysemesstechnik
- präzise Temperiertechnik, Temperaturmesstechnik, Thermographie
- Vakuumkammern für Experimentalaufbauten
- Entwicklungsumgebungen für industrielle Steuerungen wie B&R, Beckhoff
- Rapid Prototyping Systeme, wie dSpace, für schnelle Erstinbetriebnahme
Kontakt
Kontakt
Dr.-Ing. Ludwig Herzog
Leiter Mechatronik
ludwig.herzog(at)imms.de+49 (0) 3677 874 93 60
Dr. Ludwig Herzog gibt Ihnen Auskunft zu unserer Forschung an magnetischen 6D-Direktantrieben mit nm-Präzision für die nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten. Er unterstützt Sie mit Dienstleistungen für die Entwicklung mechatronischer Systeme, für Simulation, Design und Test von MEMS sowie für Finite-Elemente-Modellierung und Simulation.
Zugehörige Inhalte
Projekt
K4PNP+Z
Das IMMS hat Aktoren entwickelt, um Objekte in Ebenen bis 200 mm Durchmesser mit 25 mm Vertikalhub nanometergenau zu positionieren.
Projekt
INPOS
Neuartiger integrierter 6DOF-Direktantrieb bewegt großflächige Objekte mit geringer vertikaler Ausdehnung nanometergenau im Raum.
Projekt
in-ovo
Das IMMS hat für die Uni Leipzig einen Prototyp für die automatisierte Geschlechtsdiagnose im Brutei entwickelt.
Projekt
PTB
Das IMMS hat für die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ein hochpräzises Positioniersystem für Maßstäbe der nächsten Mikroelektronik-Generation entwickelt.
Referenz
Dr. Denis Dontsov, SIOS Meßtechnik GmbH
„Mit dem Ergebnis sind wir äußerst zufrieden: Die erreichten Positionierresultate zeigen ein hohes Potential für unsere künftigen kundenspezifischen Problemstellungen und auch für neuartige Nanopositioniersysteme von SIOS mit deutlich vergrößertem Messbereich.“
Referenz
Prof. Dr. Thomas Arnold, Leibniz IOM
„Mit dem entstandenen Demonstratorgerät sind wir äußerst zufrieden. Dazu hat neben der ausgewiesenen Kompetenz für Antriebstechnik und Erfahrung mit Entwicklungsdienstleistungen für Forschungsinstitute die professionelle, zielgerichtete und konstruktive Herangehensweise des IMMS beigetragen.“
Referenz
Prof. Dr. Almuth Einspanier, Universität Leipzig
„Seit 2011 forschen wir an einem Verfahren, mit dem man per Hormonanalyse zuverlässig das Geschlecht eines Hühnerkükens vor dem Schlupf bestimmen kann. Mit dem IMMS haben wir einen Partner gefunden, der mit uns die prinzipielle Durchführbarkeit einer maschinellen sowie für mehrere Eier gleichzeitigen Probenentnahme untersucht hat.“
Referenz
Michael Muth, AeroLas
„Wir schätzen die Zusammenarbeit mit dem IMMS bereits seit vielen Jahren. Die Ergebnisse des Projektes bilden für AeroLas die Basis für künftige kundenspezifische Produktdesigns. IMMS ist aufgrund seiner hervorragenden Expertise im Bereich der magnetischen Antriebstechnologie für uns ein wichtiger Partner für weitere Entwicklungen.“
Disturbance rejection in periodic motion with enhanced constant velocity transitions using a tilt-mirror test setup
Alex S. Huaman1. Michael Katzschmann1. Steffen Hesse1. Ludwig Herzog1.Special Interest Conference: Precision Motion Systems and Control, Brabanthallen’s-Hertogenbosch, Netherlands, November 12-13, 2024
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany.Experimental investigation of air bearing noise by means of a 3D nanopositioning system
Parastoo Salimitari1. Steffen Hesse1. Michael Katzschmann1. Alex S. Huaman1. Ludwig Herzog1.Special Interest Conference: Precision Motion Systems and Control, Brabanthallen’s-Hertogenbosch, Netherlands, November 12-13, 2024
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany.NPS6D200 – Realization of high precision long stroke vertical actuation in conjunction with a planar direct drive
Steffen Hesse1. Michael Katzschmann1. Alex S. Huaman1. Davi-Anders Brasil1. Ludwig Herzog1.Special Interest Conference: Precision Motion Systems and Control, Brabanthallen’s-Hertogenbosch, Netherlands, November 12-13, 2024
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany.Investigation of distance measurement reproducibility for a long-range nanopositioning machine combined with a laser focus sensor
Davi Anders Brasil1. Steffen Hesse1. Michael Katzschmann1. Ludwig Herzog1. Thomas Fröhlich2. Thomas Kissinger2.20th International Conference on Precision Engineering (ICPE2024), Sendai, Japan, October 23-26, 2024
1IMMS Institut für Mikroelektronik- und Mechatronik-Systeme gemeinnützige GmbH, Ehrenbergstraße 27, 98693 Ilmenau, Germany. 2Institute of Process Measurement and Sensor Technology, Technische Universität Ilmenau, Ilmenau, Germany.
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Leitanwendung
nm-Vermessung und -Strukturierung von Objekten
Um beispielsweise die immer höhere Komplexität integrierter Systeme auf immer kleineren Halbleiterflächen fertigen zu können, forschen wir an immer präziseren Antrieben zur Nanometer-Vermessung und -Strukturierung von Objekten.
Forschungsfeld
Magnetische 6D-Direktantriebe mit nm-Präzision
Um die Fertigung makroskopischer High-Tech-Produkte mit mikroskopischer Präzision zu ermöglichen, forschen wir an wissenschaftlichen Grundlagen und technischen Lösungen für Nanopositioniersysteme für große Bewegungsbereiche.