Entwicklung einer Schleudereinheit zur Herstellung von elektrostatischen Polymeraktoren

Zusammenfassung: Thema dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Schleudereinheit zur Herstellung von dünnen Elastomerfilmen für elektrostatische Polymeraktoren. Mit Hilfe dieser Einheit sollen Durchmesser von 40 mm, 75 mm und 100 mm bei minimalen Schichtdicken von 5 µm auf Schleudertellern fertigbar sein. Um einem modularen Konzept gerecht zu werden, wird die Schleudereinheit linear auf einem Schienensystem mit zehn möglichen Stationen verfahren. Die Umsetzung der linearen Bewegung erfolgt durch eine von einem Schrittmotor angetriebenen Trapezgewindespindel. Auf diese Weise können entlang der Schienen bis zu zehn Prozessstationen aufgebaut werden. Zunächst werden durch eigene Vorversuche die Anforderungen an den Antrieb der Schleudereinheit zur Herstellung der gewünschten Elastomerfilme ermittelt. Zum Einsatz kommt eine Sonderanfertigung eines permanenterregten Synchronmotors mit einer Maximaldrehzahl von 15000 rpm und einem Nenndrehmoment von 0,5 Nm. Auf Grund der resultierenden hohen Energie im rotatorischen System sind besondere Schutzmaßnahmen sowohl für den Antrieb selbst als auch für den Anwender erforderlich. Mittels eines zusätzlichen Kugellagers und einer Kupplung wird der Antrieb von den axialen Kräften, die auf den Teller wirken, entkoppelt. Der Teller wird durch eine Verriegelung gegen ungewolltes Lösen gesichert. Zusätzliche Sensoren, wie beispielsweise zur Erfassung der Temperaturen und Beschleunigungen, runden das Sicherheitskonzept ab. Gesteuert werden Schleudereinheit und Schlittenantrieb, der sich um das definierte Anfahren der zehn möglichen Positionen kümmert, von zwei eigens dafür entwickelten mikrocontrollergesteuerten 19"-Einschüben