Parameteridentifikation und Virtuelles Prototyping von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen basierend auf Methoden der Mehrkörperdynamik

Abstract

In Nanopositionier- und Nanomessmaschinen sollen hochdynamische Präzisionspositionierungen durch Kombination von Positioniersystemen mit großen und kleinen Bewegungsbereichen erreicht werden. Mit einer modellgestützten Simulation des dynamischen Verhaltens in frühen Phasen des konstruktiven Entwicklungsprozesses können Positionierbereiche von 450 mm x 450 mm mit Nanometerreproduzierbarkeit bei Bahngeschwindigkeiten bis 0,5 m/s erreicht werden. Aymptotische Methoden werden auf Minimalmodelle der NPM-Maschine angewendet, um analytische Lösungen für Schwingungsprobleme zu entwickeln. Dabei wird der Fokus nicht vorrangig auf die Lösung der Direkten Aufgabe der Dynamik gelegt. Vielmehr wird durch den Vergleich der analytischen Ausdrücke für die stationären Amplituden mit experimentell ermittelten Werten die Bestimmung von Parametern, die der unmittelbaren messtechnischen Erfassung nicht zugänglich sind, möglich. Zur Ermittlung dynamischer Steifigkeiten und Dämpfungen wird die Methode der Inertialkrafterregung entwickelt.