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FROM ROCKET SCIENCE TO THE MAKERSPACE

Open Adaptronik – Open Source Werkzeugkasten für die adaptronische Erhöhung der Präzision in photonischen Systemen

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Photonik Nutzbarmachung von Licht mit höchster Präzision

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Schwingungsprobleme - so alt wie die Photonik

... even a slight wind is apt to set up a vibration in the telescope, […] would make even the slightest tremors readily visible and would spoil the use of the instrument for accurate work. Mitchell, S. A. (1910). The Great Open-Air Telescope. Popular Astronomy, 18, 296-299.

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Herausforderung Weltraumanwendung

Belvin, W. Keith; Edighoffer, Harold H. (1986):

The 15 meter hoop-column antenna dynamics: Test and analysis.

In: NASA(DOD Control)Structures Interaction Technology, S. 167–185.

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Herausforderung Weltraumanwendung

Seit den 1980er Jahren Planungen für immer größere Strukturen - Teleskope, Antennen,…

Schwingungsprobleme durch ultraleichte Bauweise

Traditionelle Möglichkeiten der Schwingungsminderung sind im Weltraum nicht möglich ( z.B. Schwingfundamente aus Beton…)

WIE, BO

NG

; HO

RTA, LUCAS; SU

LLA, JEFF (1991):

Classical control system design and experim

ent for the Mini-M

ast truss structure. In: Journal of G

uidance, Control, and Dynam

ics 14 (4), S. 778–784.

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Adaptronik – Schwingungen mindern mit aktiven Systemen

Verringerung der Schwingung, indem

1. ein Sensor die Schwingung misst

2. ein Regler ein Signal für eine kompensierende Schwingung berechnet, welches

3. durch einen Schwingungsaktor der Störung entgegenwirkt

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Anwendungen für die Adaptronik in der Photonik

SOFIA - Im Flugzeug montiertes Teleskop

Aktive Schwingungsisolation für optische Tische (Thorlabs)

• hoch spezialisierte Systeme

• Leistungsfähige Komponenten

Hohe Entwicklungskosten

Teure Komponenten

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Schwingungen in der Hobbyastrononomie

„…geht es mir auch ums Schwingungsverhalten. Ich hab mal ein 10 kg Gewicht an einem Seil unter die Montierung gehängt. Ich habe den Eindruck, es schwingt nicht ganz so wie vorher.“

(www.astronomie.de)

„…könnte ich mir vorstellen, bringt unheimlich Schwingung ins System.“

„…Kurz: eine pauschale Aussage kann ich dir nicht geben.“

(aus dem Forum von astronomie.de)

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Weitere breitenwirksame Anwendungen…

(myphotonics) (diy-drones)

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Open Adaptronik Transfer der Hochtechnologie zum Maker

Ziel: Erarbeitung eines Werkzeugkastens für den Bastler:

Schwingungsphänomene selbst messen und analysieren

Lösungen für Schwingungsprobleme durch Ausprobieren kennenlernen und testen

Schwingungsminderung selbst bauen

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Open Adaptronik Transfer der Hochtechnologie zum Maker

Open Source Entwicklungswerkzeuge

Leicht verfügbare Basiskomponenten

Nutzung leicht zugänglicher Fertigungsverfahren

Open Source Dokumentation

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Wissenschaftlicher Hintergrund

Evaluierung der Maker-Lösung gegen Equipment aus dem Labor

Einsatzgrenzen, Kompromisse

Weiterentwicklungsmöglichkeiten

Bild eines

Sensors aus dem Labor

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Wissenschaftlicher Hintergrund

Überführung wissenschaftlicher Einführungen ins Thema in einen Hands-on Ansatz beim Kennenlernen der Schwingungsphänomene und Systeme

Einfache Experimente für eigene Erfahrungen mit Schwingungen

„Wer's nicht einfach und klar sagen kann, der soll schweigen und weiterarbeiten, bis er's klar sagen kann.“ - Karl Popper

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Erste Ergebnisse Ziel:

Schwingungsmessung mit einfachen Mitteln

Smartphone

MEMS Sensor

Kleinmaterial

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Erste Ergebnisse: Open Source Tools für den Entwurf Ziel:

Modellbildung

Systementwurf

Komponentenentwurf (CAD)

Ermöglicht methodisches Vorgehen wie in der professionellen Entwicklung

Test gegen kommerzielle Tools

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Erste Ergebnisse: Qualifikation von Aktoren und Leistungsverstärkern

Ziel

Preiswerte Aktorsysteme auf Basis von Audioequipment

Test der Qualität der Schwingungserzeugung

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Erste Ergebnisse: Anpassbarer Schwingungssensor

Ziele:

Preiswert

leicht an die Anwendung anpassbare

Robuste Einhausung des Sensors

3D Druck für leichte Herstellbarkeit des Gehäuses

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Erfahrungen aus den einzelnen Projekten

Ankündigungen

Das Team

Wiki-Seiten mit technischen Grundlagen, Bauplänen, Dokumentation…

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Nächste Schritte Starten weiterer Projekte

Open Source Plattform für die Schwingungsanalyse und Regelungstechnik

Anwendungsprojekt – Schwingungsminderung an optischen Systemen

Offene Formate für den Erfahrungsaustausch und zur Generierung neuer Ideen

Offene Workshops ab November im FabLab Darmstadt

Makeathon

Präsentation des Projekts auf Veranstaltungen

Maker Faires

Nacht der Technik

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Dirk Mayer Fraunhofer LBF dirk.mayer@lbf.fraunhofer.de +49 6151 705 567

Heiko Atzrodt Fraunhofer LBF heiko.atzrodt@lbf.fraunhofer.de +49 6151 705 349

Christoph Tauchert TU Darmstadt tauchert@is.tu-darmstadt.de +49 6151 1624339

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