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Was ist eine DLC-Beschichtung?

Die DLC-Beschichtung ist eine Oberflächenbehandlungstechnologie mit hervorragenden Eigenschaften wie hohe Härte, Verschleißfestigkeit, geringe Reibung und Adhäsionsbeständigkeit.

DLC ist eine Abkürzung für ‚Diamond like Carbon‘.

Anwendungen von DLC-Beschichtungen

DLC-Beschichtungen werden hauptsächlich zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Metallen eingesetzt. Sie sollen ein Festfressen verhindern und die Haltbarkeit verbessern. Die wichtigsten Anwendungen sind folgende:

1. Beschichtung von Automotoren zur Verbesserung der Haltbarkeit
2. Verschleißschutzschichten auf Schneidwerkzeugen
3. Haltbarkeitsverbessernde Beschichtungen auf Industrierobotern
4. Beschichtungen auf Wellen und Lagern von Bearbeitungszentren

Funktionsweise der DLC-Beschichtung

DLC wird aus Diamant- und Kohlenstoffkomponenten synthetisiert. Die Synthese erfolgt durch Einspritzen von Acetylengas und Erzeugung eines Plasmas bei hohen Frequenzen und Spannungen, um es in Kohlenstoff und Wasserstoff aufzuspalten, wobei der Wasserstoff entladen wird. Der positiv ionisierte Kohlenstoff haftet an dem negativ geladenen Produkt und es bilden sich diamantähnliche Nichtkristalle auf der Oberfläche des Produkts. Die Dlc-Beschichtung verringert den Reibungskoeffizienten vieler Werkstoffe und trägt so zu geringeren CO2-Emissionen bei.

Weitere Informationen zu DLC-Beschichtungen

1. Abscheidungsmethoden für DLC-Beschichtungen

Die Eigenschaften von DLC-Beschichtungen hängen von der Abscheidungsmethode ab. Es gibt drei Haupttypen von Abscheidungsmethoden:

CVD-Verfahren
Die Abscheidungsgeschwindigkeit ist schneller als bei der PVD und es sind komplexe Geometrien möglich. Die wasserstoffhaltige Abscheidung kann auch für dickere Schichten verwendet werden.
PVD-Verfahren
Wasserstofffreie Abscheidungen und Abscheidungen mit hoher Härte sind möglich. Es hat eine starke Haftung auf dem Substrat und kann für leitfähige Materialien verwendet werden, aber dickere Schichten sind schwer zu erreichen.
Plasma-Ionen-Implantationsverfahren
Die Abscheidung bei Raumtemperatur ist möglich, und die Schichten können auf Gummi, Harz und Keramik aufgebracht werden.

2. Nachteile der DLC-Beschichtung

Die DLC-Beschichtung hat nicht nur Vorteile, sondern auch Nachteile:

1. Leichtes Abplatzen und Einmischen von Bruchstücken 
2. Schlechte Haftung auf dem Gewebe
3. Beschränkung auf Beschichtungen von bis zu 2 Mikrometern 
4. Die Härte nimmt mit zunehmendem Wasserstoffgehalt ab 

3. DLC-Beschichtung auf Aluminium

DLC-Beschichtungen auf Aluminium können Verschleißfestigkeit und geringe Reibung bieten. Diese Eigenschaft ermöglicht es beispielsweise, das Gewicht von Maschinenteilen zu reduzieren. Da Aluminiumlegierungen oxidationsanfällig sind und viele verschiedene Elemente enthalten, muss die richtige Zwischenschicht für die Schnittstelle zwischen der DLC-Schicht und dem Substrat gewählt werden. Ein Beispiel für die Anwendung von DLC-Beschichtungen auf Aluminiumlegierungen ist die Beschichtung von Motorkomponenten, aber die geringe Haftung, die sich aus der geringen Affinität zwischen Kohlenstoff und Aluminium ergibt, hat sich als Herausforderung erwiesen.

4. DLC-Beschichtungen und hochschmierfähige Öle auf Molybdänbasis

Es wurde über Fälle von Abnutzung von DLC-Beschichtungen beim Gleiten mit Ölen berichtet, die Molybdändialkyldithiocarbamat, einen Reibungsmodifikator, enthalten. Obwohl DLC-Beschichtungen in trockenen Umgebungen eine niedrige Reibung aufweisen, erreichen sie nur selten eine extrem niedrige Reibung, wenn sie als Grenzschmiermittel verwendet werden, wie es der Fall ist. Wenn Molybdändisulfid-Bindungsvorhänge verwendet werden, sind sie trocken und reibungsarm, aber wenn sie als Grenzschmiermittel verwendet werden, sind sie aufgrund ihrer geringen Verschleißfestigkeit weniger dauerhaft gegen Reibung.

5. Abblättern der DLC-Beschichtung

Obwohl DLC-Beschichtungen auf Aluminium und Messing verarbeitet werden können, kann die DLC-Beschichtung bei hoher Belastung abblättern. Um ein Abblättern zu vermeiden, muss das Substrat eine hohe Härte aufweisen; eine Technik, die ein Abblättern der DLC-Beschichtung verhindert, ist die Ionenimplantation. Bei dieser Methode können die abgeschiedenen Ionen in die Substratoberfläche eindringen und eine hohe Adhäsion an der abgeschiedenen Schicht erreichen.

Was ist ein DFB-Laser?

Ein DFB-Laser ist eine Art von Laserdiode mit konstanter Wellenlänge. DFB steht für Distributed FeedBack, was übersetzt verteilte Rückkopplung bedeutet. Durch die Erzeugung von Beugungsgittern an den Grenzen der Diodenschichten kann nur die Wellenlänge des von der aktiven Schicht emittierten Lichts, die doppelt so groß ist wie der Abstand zwischen den Gittern, verstärkt und ausgegeben werden. Die Ausgangswellenlänge eines DFB-Lasers ist bei einer konstanten Wellenlänge stabil, während die Wellenlänge einer normalen Laserdiode durch den angelegten Strom, die Betriebsumgebung oder Modulation gestört wird.

Anwendungen für DFB-Laser

DFB-Laser werden hauptsächlich in der optischen Kommunikation über große Entfernungen und mit hoher Kapazität eingesetzt. Der Grund für ihren Einsatz in der optischen Kommunikation ist, dass sie auch bei hohen Stromstärken, Betriebsumgebungen und schneller Modulation eine stabile Ausgangsleistung bei einer konstanten Wellenlänge beibehalten können. Weitere Anwendungen von DFB-Lasern sind die Endoskopie des Dickdarms und der Speiseröhre, die Strukturanalyse mit Hilfe der Raman-Spektroskopie, die Wellenlängenumwandlung, die Gasprüfung usw. Bei der Auswahl eines DFB-Lasers müssen der zulässige Strom, die Ausgangswellenlänge, die Anschlussklemmen, die entsprechende Betriebsumgebung und die Größe berücksichtigt werden.

Funktionsweise von DFB-Lasern

In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise von DFB-Lasern beschrieben. Wie normale Laserdioden haben DFB-Laser eine p-Typ-Mantelschicht, eine n-Typ-Mantelschicht und eine aktive Schicht zwischen diesen Schichten. p-Typ-Mantelschichten sind mit einer positiven Elektrode verbunden, n-Typ-Mantelschichten mit einem n-Typ-Substrat, und das n-Typ-Substrat ist mit einer negativen Elektrode verbunden . An den Seiten dieser Schichten befinden sich Reflektoren. Der Dfb-Laser wird so hergestellt, dass die Grenzfläche zwischen der p-Typ-Mantelschicht und der aktiven Schicht ein Beugungsgitter bildet.

Während des Betriebs wird an den Elektroden eine Vorwärtsspannung angelegt. Die angelegte Spannung bewirkt, dass Elektronen und Löcher aus den jeweiligen Mantelschichten in die aktive Schicht eintreten und Licht emittieren, wenn diese Ladungen rekombinieren. Dieses Licht wird durch die Grenzen der aktiven Schicht und die Reflektoren verstärkt. Das vom Beugungsgitter reflektierte Licht reflektiert dann nur eine bestimmte Wellenlänge, was zur Verstärkung nur einer einzigen Lichtwellenlänge führt. Das verstärkte Licht wird aus dem DFB-Laser extrahiert.

Temperatureigenschaften von DFB-Lasern

DFB-Laser zeichnen sich durch ihre extrem temperaturstabilen Wellenlängen aus: Im Bereich des Wellenlängen-Multiplexing und der kohärenten optischen Kommunikation wie WDM ist eine schmale spiegelnde Wellenlängen-Linienbreite wichtig, um das Übersprechen zwischen den Wellenlängen zu unterdrücken. Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Temperaturkontrollierbarkeit der Wellenlänge.

Bei allgemeinen DFB-Lasern beträgt der Wellenlängengradient in Abhängigkeit von der Temperatur etwa 0,1 nm/ °C. Die Oszillationswellenlänge wird durch zwei Parameter bestimmt und gesteuert: die Wellenlängenanpassung durch die Periode des DFB-Lasergitters und diesen Temperaturgradienten.

Um den Einfluss der Umgebungstemperatur zu vermeiden, erfolgt die Temperaturkontrolle in der Regel über eine Überwachungsklemme wie einen Temperatur-Thermistor und ein externes Peltier-Element usw. Um Kosten und Stromverbrauch zu senken, wird jedoch auch aktiv an DFB-Lasern geforscht, die keine externe Temperaturkontrolle benötigen, sowie an Packaging-Methoden und der Verwendung neuer Verbindungshalbleitermaterialien wie Al-Basis und anderen. An DFB-Lasern, die keine externe Temperaturkontrolle benötigen, wird ebenfalls aktiv geforscht, ebenso wie an Packaging-Methoden und neuen Verbindungshalbleitermaterialien wie Al-Basis und anderen.

1550-nm-Wellenlängen für DFB-Laser

In der Welt der optischen Langstreckenkommunikation werden Wellenlängen mit möglichst geringen Übertragungsverlusten in optischen Fasern gewählt, um die Verluste bei der Kommunikation zu minimieren. Optische Fasern aus Quarz haben je nach Wellenlänge des durchgelassenen Lichts sehr unterschiedliche Verluste, und im Allgemeinen werden häufig Wellenlängen im Bereich von 1,3μ und 1,5μ verwendet. Insbesondere die Wellenlänge von 1550 nm ist eine typische Wellenlänge für langwellige DFB-Laser, da sie die geringsten Verluste aufweist.

Andere Arten von Lasern mit einer Wellenlänge von 1550 nm umfassen DFB-Laser mit einem λ/4-phasenverschobenen Beugungsgitter (Grating), das im Prinzip die Laserschwingung in einer einzigen Mode ermöglicht, und DBR-Laser, bei denen das Beugungsgitter von der Ober- und Unterseite der aktiven Schicht entfernt ist.

Vergleich mit FP-Lasern

Ein Halbleiterlaser, der oft mit DFB-Lasern verglichen wird, ist der Fabry-Perot-Laser (FB).

Die Endfläche des FP-Lasers ist eine spiralförmige Oberfläche, was bedeutet, dass sie als Spiegelfläche mit der gleichen Kristallorientierung verwendet werden kann. Der Laser schwingt in einem Resonanzspektrum bei einer bestimmten Wellenlänge, wobei ein wesentlicher Unterschied zum DFB-Laser darin besteht, dass es für FP-Laser schwierig ist, in einem vollständig einzigen Modus zu schwingen.

FP-Laser werden in optischen Aufnehmern wie CDs und DVDs, Laserdruckern usw. eingesetzt.

Was ist ein CV Kabel?

CV Kabel werden in der Industrie zur Stromübertragung verwendet. Sein offizieller Name lautet „mit vernetztem Polyethylen isoliertes Vinylmantelkabel“.

Wie der Name schon sagt, wird bei diesem Kabel vernetztes Polyethylen als Isoliermaterial und Vinyl als Mantelschicht verwendet.

Anwendungen von CV Kabeln

CV Kabel werden hauptsächlich für die Übertragung von Elektrizität verwendet. Wenn Sie in städtischen Gebieten unterwegs sind, werden Sie wahrscheinlich Strommasten sehen. Wenn Sie die Masten beobachten, werden Sie Kabel sehen, die als Stützen an den Masten hängen. Dabei handelt es sich um CV Kabel.

CV Kabel haben einen Kerndraht, der mit einem Vinyl- oder Polyethylenmantel umhüllt ist, wodurch sie regen-, wind- und sonnenlichtbeständig sind. Sie werden häufig im Freien verwendet, wo sie direkt dem Regenwasser ausgesetzt sind. In normalen Häusern wird der Strom über Kabel mit Vinylummantelung verteilt. CV Kabel sieht man daher nie im Inneren des Hauses.

Funktionsweise von CV Kabeln

CV Kabel für hohe Spannungen und darüber bestehen hauptsächlich aus einem Kerndraht, einer halbleitenden Schicht, einer vernetzten Polyethylenschicht, einer Kupferbandschicht und einer Vinylmantelschicht sowie weiteren Schichten. Der Kerndraht ist die Schicht, durch die der Strom fließt. Sie besteht hauptsächlich aus Kupfer oder Aluminium. In vielen Fällen werden Litzen verwendet, die aus mehreren dünnen Kupferdrähten bestehen.

Der Kerndraht ist von einer halbleitenden Schicht umgeben, die aus kohlenstoffreichen Polymeren und anderen Materialien besteht. Die halbleitende Schicht füllt den Spalt zwischen der vernetzten Polyethylenschicht und dem Kerndraht aus und verhindert so, dass die vernetzte Polyethylenschicht durch die Spannung beschädigt wird. Die vernetzte Polyethylenschicht ist eine Isolierschicht für den Kerndraht. Außerhalb der vernetzten Polyethylenschicht befindet sich eine halbleitende Schicht, die den Spalt zwischen ihr und der Kupferbandschicht füllt.

Die Kupferbandschicht ist ein dünner Kupferfilm und soll verhindern, dass elektromagnetische Strahlung vom Kerndraht nach außen dringt. Im Falle einer Beschädigung der Isolierung wird der Kerndraht über die Kupferbandschicht geerdet, was sie zu einer wichtigen Schicht macht, um elektrische Verletzungen zu vermeiden. Die Kupferbandschicht ist zum Schutz vor Korrosion von einer Ummantelung umgeben. Der Mantel besteht aus Vinyl und ist häufig schwarz, um die Witterungsbeständigkeit zu erhöhen.

Bei mehradrigen Kabeln werden zwischen der Ummantelung und der Kupferbandschicht Einschlüsse eingefügt, um die Lücken zu füllen. Die Einlagen bestehen hauptsächlich aus isolierenden Fasern wie Jute. Für mehradrige Kabel werden hauptsächlich dreiadrige Kabel verwendet. Das liegt daran, dass in Übertragungsnetzen im Allgemeinen viele Dreiphasenleitungen verwendet werden.

Für dreiadrige Kabel werden häufig auch Kabel mit Triplex-Aufbau verwendet. Dabei handelt es sich um ein Produkt aus drei Litzen des oben genannten einadrigen Kabels, das keine Einschlüsse aufweist und daher hervorragende Wärmeableitungseigenschaften besitzt, z. B. CVT-Kabel.

Weitere Informationen zu CV Kabeln

Unterschiede bei CV Kabeln je nach Spannung

Der Aufbau von CV Kabeln unterscheidet sich zum Teil nach der verwendeten Spannung.

1. Spezielle Hochspannungskabel

Bei speziellen Hochspannungskabeln ist die vernetzte Polyethylenschicht dicker, um den Isolationsabstand zu erhöhen. Die oben beschriebene Kupferbandschicht sollte eher wie ein flexibles Rohr oder ein Kupferdraht als ein Band aufgebaut sein.

Mit zunehmender Spannung wird die vernetzte Polyethylenschicht dicker.

2. 3,3 kV CV Kabel

Bei Spannungen von 3,3 kV werden die Zwischenräume nicht mit einer halbleitenden Schicht, sondern mit einem Isoliermaterial wie PET ausgefüllt. Bei 3,3 kV-Kabeln wird nur eine Kupferbandschicht geerdet; im Vergleich zu 6,6 kV-Kabeln ist das Endbehandlungsmaterial kleiner und die Endbehandlung einfacher.

3. CV Kabel für niedrige Spannungen

Für Niederspannungsanwendungen werden in den meisten Fällen keine halbleitenden Schichten und Kupferbandlagen verwendet. Dies liegt daran, dass die Spannung niedrig ist und die elektromagnetische Strahlung gering ist. Auch die vernetzte Polyethylenschicht ist dünner als bei Hochspannungskabeln.

Was ist ein CT-Scanner?

Ein CT-Scanner (englisch: computer tomography scanner) ist ein Computertomograph.

CT-Scanner werden grob in zwei Arten unterteilt: medizinische CT-Scanner, die Bilder des menschlichen Körpers und von Tieren aufnehmen, und industrielle CT-Scanner, die für zerstörungsfreie Prüfungen und die Kontrolle von Produktlieferungen verwendet werden. CT-Scanner werden für zerstörungsfreie Prüfungen und die Kontrolle von Produkttransporten eingesetzt.

Anwendungen von CT-Scannern

CT-Scanner werden in der Medizin für die Bildgebung des menschlichen Körpers und von Tieren sowie in der Industrie für die zerstörungsfreie Prüfung und die Versandkontrolle von Produkten eingesetzt. Im medizinischen Bereich werden sie für die Diagnose von Anomalien im Gehirn und in der Lunge eingesetzt.

In der Industrie werden sie häufig eingesetzt, um die inneren Abmessungen von Kabeln zu messen, indem die innere Struktur des Produkts erkannt wird, um das Innenleben von Schmiedeprodukten zu ermitteln, um Fehler zu messen, um die Ausrichtung von Fasern festzustellen, etc. Beim Einsatz im medizinischen Bereich muss die Röntgenleistung unterdrückt werden, um eine übermäßige Strahlenbelastung zu vermeiden. Beim Einsatz in der Industrie kann die Röntgenleistung jedoch problemlos erhöht werden, wodurch genauere Informationen als im medizinischen Bereich gewonnen werden können.

Funktionsweise von CT-Scannern

Ein CT-Scanner besteht aus einem Röntgenstrahler, einem Detektor und einem Bildprozessor, der die erfassten Daten in ein Bild umwandelt. Die Funktionsweise eines CT-Scanners ähnelt dem einer Röntgenaufnahme.

Jedes Material hat einen anderen Röntgenabsorptionskoeffizienten. Wenn also Röntgenstrahlen auf ein zu untersuchendes Objekt eingestrahlt werden, dringen sie je nach Material unterschiedlich schnell ein. Nach diesem Prinzip wird das zu untersuchende Objekt mit Röntgenstrahlen bestrahlt, und es werden unterschiedliche Transmissionsdosen für verschiedene Teile des Objekts ermittelt. Das allgemeine Prinzip besteht darin, das Bild auf der Grundlage dieser Erkennungsdaten zu verarbeiten und ein Bild zu erstellen.

Der Hauptunterschied zwischen einem Röntgengerät und einem CT-Scanner besteht darin, dass ein Röntgengerät die Probe aus einer Richtung bestrahlt, während ein CT-Scanner die Probe aus verschiedenen Richtungen bestrahlt. Aus diesem Grund erzeugen Röntgenstrahlen nur flache Bilder auf der Grundlage zweidimensionaler Daten, während CT-Scanner dreidimensionale Daten verwenden und kontinuierliche Bilder des untersuchten Objekts, die in einer Schleife an mehreren Stellen geschnitten werden, sowie Bilder und Filme, die dreidimensional zusammengesetzt sind, erzeugen können.

Beim Scannen mit CT-Scannern kommen zwei physikalische Phänomene zum Einsatz: die Compton-Streuung und der photoelektrische Effekt.

1. Compton-Streuung

Sie tritt auf, wenn Röntgenstrahlen mit Elektronen zusammenstoßen und ein Teil der Energie der Röntgenstrahlen auf die Elektronen übertragen wird, wodurch diese aus ihren Atomumlaufbahnen herausgeschleudert werden und die Energie der Röntgenstrahlen verringert wird.

2. Photoelektrischer Effekt

Er tritt auf, wenn Röntgenstrahlen mit Elektronen zusammenstoßen und die gesamte Energie der Röntgenstrahlen von den Elektronen absorbiert wird, so dass die Elektronen aus ihren Atomumlaufbahnen herausgeschleudert werden und die Röntgenstrahlen verschwinden; dies geschieht, wenn die Energie der Röntgenstrahlen niedrig ist.

Unterschiede zwischen CT-Scannern

Es gibt zwei Haupttypen von Ct-Scannern: medizinische und industrielle Anwendungen. Die Unterschiede zwischen ihnen werden im Folgenden erläutert.

1. Die Röntgenleistung

Medizinische CT-Scanner benötigen eine geringe Röntgenleistung, um eine übermäßige Strahlenbelastung zu vermeiden. Industrielle CT-Scanner hingegen können eine relativ hohe Röntgenleistung verwenden, da es sich bei dem zu untersuchenden Objekt um ein Objekt handelt, und können so sehr genaue Informationen erhalten.

2. Ausstattung

Medizinische CT-Scanner
Medizinische CT-Scanner bestehen aus einem Röntgenstrahler und einem Detektor, die in einer Gantry in Form eines Doughnuts zueinander angeordnet sind, wie auf den Fotos zu sehen. Die Gantry hat einen bettartigen Teil, auf dem das Prüfobjekt innerhalb des Rings der Gantry platziert wird. Die Gantry dreht sich um das Bett, und der Röntgenstrahler und der Detektor drehen sich um das zu untersuchende Objekt.

Industrielle CT-Scanner
Bei industriellen CT-Scannern sind Röntgenstrahler und Detektor relativ zueinander fixiert und das zu prüfende Teil befindet sich zwischen ihnen. Durch Drehen des Teils, auf dem sich das zu untersuchende Objekt befindet, wird das Objekt selbst gedreht und untersucht.

Das bedeutet, dass industrielle CT-Scanner je nach Größe des zu untersuchenden Objekts kleiner gebaut werden können. Industrielle CT-Scanner können ebenfalls verkleinert werden, da sie mit einem Röntgendichtschrank ausgestattet sind, um die Röntgenstrahlen im Gerät zu begrenzen.

Sowohl medizinische als auch industrielle CT-Scanner sind mit einer einzigen Reihe von Detektoren entlang der Röntgentransmissionsebene in Richtung der Breite des zu prüfenden Objekts oder mit mehreren Detektorreihen entlang der Länge des zu prüfenden Objekts erhältlich. Die Daten von mehreren Detektorreihen können gleichzeitig erfasst werden, so dass die Datenerfassung schneller erfolgt als bei nur einer Detektorreihe.

Bei industriellen CT-Scannern sind mehrere Reihen besser geeignet, da die Effizienz von größter Bedeutung ist. Auch medizinische CT-Scanner werden häufig eingesetzt, denn je schneller die Untersuchung abgeschlossen werden kann, desto geringer ist die Belastung für den Patienten.

Weitere Informationen zu CT-Scannern

1. Der Zusammenhang zwischen CT-Scannern und Krebs

Bei CT-Scans denkt man oft an die Suche nach Krebs, aber sie werden für alle möglichen Zwecke eingesetzt, von der Untersuchung bis zur Diagnose und sogar zur medizinischen Behandlung. Andererseits besteht bei CT-Scans ein Krebsrisiko, und man muss sich über die Risiken genau informieren, wenn man einen CT-Scan durchführt.

CT-Scans sind für eine Vielzahl von Zwecken nützlich, von der Diagnose bis zur Behandlung, einschließlich der Überwachung auf ein Wiederauftreten von Krebs, der Bestimmung von Behandlungsoptionen für Krebs, der Entwicklung von Biopsie- und Behandlungsplänen, der Gewinnung von Informationen über die Größe und das Stadium von Krebs, der Diagnose von Tumoren und der Erkennung abnormaler Krebswucherungen CT-Scanner sind wichtige Geräte in der Medizin, aber sie werden auch auf verschiedene Weise eingesetzt, u. a. da sie Strahlung abgeben, sind sie nicht frei von dem Risiko, Krebs zu verursachen.

Das Risiko, durch eine einzige CT-Untersuchung an Krebs zu erkranken, gilt jedoch als gering, und das Risiko, keine CT-Untersuchung durchführen zu lassen, ist viel höher als das Risiko, das eine CT-Untersuchung mit sich bringt.

2. Unterschied zwischen CT und MRT

Der Hauptunterschied zwischen CT und MRT ist das Messprinzip.

CT-Scanner erzeugen Bilder auf der Grundlage von Unterschieden in der Transmission von Röntgenstrahlen durch verschiedene Materialien, wie oben beschrieben, während die MRT Bilder auf der Grundlage der magnetischen Resonanz der Materialien erzeugt. CT-Scans haben den Vorteil, dass sie kurze Aufnahmezeiten und eine einfache Aufnahme von tomografischen Bildern ermöglichen, bei Notfallläsionen des Kopfes (z. B. bei Verdacht auf Blutungen) angezeigt sind und die Möglichkeit, Knochen abzubilden.

Zu den Nachteilen gehören die Strahlenbelastung und die Tatsache, dass sie der MRT in Bezug auf den Dichteunterschied zwischen Läsionen und normalem Gewebe unterlegen ist; die MRT hat den Vorteil, dass keine Strahlenbelastung besteht und Unterschiede zwischen den Geweben deutlicher als bei der CT erkannt werden können.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein beliebiges Querschnittsbild erstellt werden kann und Bilder von Blutgefäßen ohne die Verwendung von Kontrastmitteln gewonnen werden können. Der Nachteil ist jedoch, dass Personen mit implantierten Geräten im Körper nicht untersucht werden können.

Was ist CG-Software?

CG-Software ist eine Software zur Erstellung und Bearbeitung von Bildern auf einem Computer.

CG steht für Computer Graphics (Computergrafik), und Personen, die Software zur Erstellung von Computergrafiken verwenden, werden CG-Ersteller genannt.

Anwendungen von CG-Software

CG-Software wird nicht nur für industrielle und kommerzielle Zwecke verwendet, sondern auch als persönliches Hobby, z. B. für:

• TV-Animationsproduktion
• Herstellung von Cartoons und Gemälden
• Erstellung von Spielesoftware
• Erstellung von Material für Websites
• Erstellung von Computergrafiken für das Design
• Bearbeitung von mit Digitalkameras aufgenommenen Fotos
• Entwurf von Architekturzeichnungen

Arten von CG-Software

CG-Software lässt sich grob in zwei Hauptkategorien einteilen: 2D-CG-Software und 3D-CG-Software. Die Preisspannen der Software sind unterschiedlich, aber in den letzten Jahren hat die Zahl der kostenlosen Software zugenommen.

1. 2D-CG-Software

Diese Software wird zur Erstellung von Computergrafiken verwendet, die auf einer ebenen Fläche gezeichnet werden. Photoshop und Illustrator sind die wichtigsten Softwaretypen.

2. 3D-CG-Software

Diese Software wird zur Erstellung dreidimensionaler 3D-CG verwendet. Sie wird hauptsächlich für die Erstellung von 3D-Modellen für Spiele und Animationen verwendet. CAD ist auch eine Art von 3D-CG-Software.

Funktionsweise der CG-Software

2D-CG-Software kann in Raster- und Vektorformate unterteilt werden, während 3D-CG-Software in Polygonmodellierung und Skulpturmodellierung unterteilt werden kann.

1. 2D-CG-Software

Rasterformat
In diesem Format werden CG durch die Anordnung von Ein-Pixel-Punkten in einem Rastermuster erstellt. Komplexe Bilder werden durch die Anordnung vieler Punkte mit unterschiedlicher Dichte und Farbe erzeugt. Die Datengröße nimmt jedoch mit der Anzahl der Punkte zu.

Die am häufigsten verwendete Software ist Adobe Photoshop. Es werden hier Erweiterungen wie jpg und png verwendet. Dieses Format ist zwar für die Darstellung komplexer Bilder von Bedeutung, hat aber auch den Nachteil, dass die Qualität beim Vergrößern oder Verkleinern abnimmt.

Vektorformat
Vektorformate speichern und reproduzieren die Beziehung zwischen Punkten als numerische Daten. Da die Form numerisch verwaltet wird, ist die Datengröße gering und das Format hat den Vorteil, dass es leicht verformbar ist. Es eignet sich für Logos und Karten.

Als Software wird hauptsächlich Adobe Illustrator verwendet. Hier werden Erweiterungen wie PDF eingesetzt. Es ist zwar für die Vergrößerung und Verkleinerung von Bedeutung, hat aber den Nachteil, dass es schwierig ist, komplexe Darstellungen auszudrücken.

2. 3D-CG-Software

Polygon-Modellierung
Bei dieser Methode wird ein Polygon als ein Bereich definiert, der von drei oder mehr verbundenen Scheitelpunkten umschlossen wird, und eine große Anzahl von ihnen wird kombiniert, um eine 3D-Form zu reproduzieren. Die meisten 3D-CG werden mit dieser Modellierungsmethode erstellt. Wenn jedoch komplexe Darstellungen erforderlich sind, wird manchmal die plastische Modellierung verwendet, da eine große Anzahl von Polygonen definiert werden muss.

Bildhauerische Modellierung
Dies ist eine Methode zur intuitiven Erstellung der Form eines 3D-CG-Modells auf dieselbe Art und Weise wie beim Sculpting. Sie setzt voraus, dass jedes Polygon ohne Unterbrechungen verbunden ist, was zu Fehlern und heterogenen Schattierungen führt.

Es ist jedoch nützlich für komplexe Modellierungen, da es die Modellierung ohne Rücksicht auf den Polygonfluss ermöglicht. Auf der anderen Seite hat es den Nachteil, dass die erzeugten Daten sehr groß sind.

Weitere Informationen über CG-Software

1. Funktionen der CG-Software

Die CG-Software bietet eine breite Palette von Funktionen zur Verbesserung der Effizienz. Nachfolgend einige Beispiele für Funktionen:

• Modellierungsfunktionen
  Dies ist die grundlegendste Funktion. Sie ist die erste Stufe der CG-Erstellung, bei der die Form des CG modelliert und die dreidimensionale Form und innere Struktur des CG dargestellt wird.
• Retopologie-Funktionen
  Diese Funktion rekonstruiert das Polygonnetz und ermöglicht die Glättung des Netzes.
• Animationsfunktion
  Mit dieser Funktion können Sie das Rig, das dem Skelett der CG entspricht, bewegen, um lebensechtere Bewegungen darzustellen.

Weitere Funktionen stehen für die effiziente Erstellung von CG zur Verfügung, wie z. B. die Anwendung von Effekten und die Manipulation von Polygonen in Koordinaten.

2. Integrierte und spezialisierte Arten von CG-Software

CG-Software kann in integrierte und spezialisierte Typen eingeteilt werden:

Integrierter Typ
Diese Produkte verfügen über alle Funktionen, die zur Erstellung von CG-Animationen erforderlich sind. Insbesondere können alle Prozesse wie Modellierung und Rendering von CG mit einer einzigen Software durchgeführt werden. Integrierte Produkte verfügen über alle Funktionen und sind bequem, aber sie sind schwieriger zu bedienen und erfordern eine längere Eingewöhnungszeit.

Spezialisierte Produkte
Hierbei handelt es sich um Produkte, die nur Funktionen für bestimmte Prozesse bieten, wie z. B. Modellieren und Sculpting. Spezialisierte Software eignet sich für CG-Animationsproduzenten, die zum ersten Mal arbeiten. Spezialisierte Produkte sind von Vorteil, wenn es um komplexe Aufgaben geht, die mit integrierten Produkten nicht gelöst werden können.

Was ist ein Cctv-Objektive?

CCTV-Objektive sind Objektive für CCTV-Kameras (Closed Circuit Television).

Cctv-Objektive sind Kameras, z. B. Closed-Circuit Television, deren Bilder nur an einen bestimmten Empfänger (TV-Monitor) übertragen werden, und werden häufig für Überwachungs- und Sicherheitskameras in Gebäuden verwendet. CCTV-Objektive bieten eine ausgewogene Aberrationskorrektur für alle Motive und eignen sich daher zum Lesen eines breiten Spektrums von Bildern.

Verwendungszwecke von Cctv-Objektiven

Cctv-Objektive werden in CCTV-Kameras verwendet, die hauptsächlich für Sicherheitsanwendungen wie Überwachungs- und Sicherheitskameras eingesetzt werden.

Weitere Anwendungen sind Straßenüberwachung, Bilderkennung, Barcode-Scannen, Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitung, medizinische Anwendungen, maschinelles Sehen und Roboter-Vision. In den letzten Jahren ist es möglich geworden, Megapixel-Anwendungen zu unterstützen, um der zunehmenden Pixelzahl der Kameras Rechnung zu tragen, sowie spezielle Wellenlängenbereiche wie Infrarot zu kodieren.

Das Prinzip von Cctv-Objektiven

Cctv-Objektive werden traditionell in erster Linie für Überwachungszwecke eingesetzt und bieten daher eine ausgewogene Aberrationskorrektur für alle Objektabstände. Infolgedessen können ihre individuellen physikalischen Eigenschaften denen von telezentrischen oder Makro-Objektiven mit fester Vergrößerung unterlegen sein. Da es sich um Allzweckobjektive handelt, ist auch ihr äußeres Erscheinungsbild wichtig, und ihre Außenabmessungen sind größer.

Arten von Cctv-Objektiven

Wie die meisten Kameraobjektive sind auch Cctv-Objektive in verschiedenen Brennweiten erhältlich. Kürzere Brennweiten bieten ein breiteres Sichtfeld, während längere Brennweiten Teleobjektive sind, die ein engeres Sichtfeld und größere Bilder von weit entfernten Objekten bieten.

Die Bildsensoren von CCTV-Kameras werden auch nach der Größe des Bildsensors klassifiziert: Die meisten CCTV-Kamera-Bildsensoren sind 1/1,8 Zoll, 2/3 Zoll, 1/2,7 Zoll, 1/3 Zoll und 1 Zoll groß. Für den Anschluss an die Kamera gibt es zwei Arten von Anschlüssen: den C-Anschluss und den CS-Anschluss.

Weitere Informationen zu Cctv-Objektiven

1. Vergrößerung von Cctv-Objektiven

Die Vergrößerung bezieht sich im Allgemeinen auf die optische Vergrößerung, d. h. das Verhältnis von Kameragröße zu Sichtfeld. Die Kameragröße ist die Pixelgröße multipliziert mit der Anzahl der effektiven Pixel, d. h. der Anzahl der Aufnahmen, die das Objekt macht. Zur Berechnung des Abbildungsmaßstabs werden die Arbeitsdistanz (der Abstand zwischen Objektiv und Objekt) und die Brennweite (der Abstand zwischen Objektiv und Kameraelement) benötigt.

Wenn der Abstand zum Motiv gleich ist, ist das Sichtfeld umso größer, je kürzer die Brennweite ist, und das Objektiv wird als Weitwinkelobjektiv bezeichnet. Wird ein gleich großes Objekt projiziert, ist die Brennweite umso länger, je größer der Arbeitsabstand ist, und das Objektiv wird als Teleobjektiv bezeichnet.

Bei der Auswahl von Kameras und Objektiven wird also zuerst der Vergrößerungsfaktor gewählt, danach werden Objektive und Kameras ausgewählt, die den Installationsbedingungen entsprechen, so dass die erste Voraussetzung für die Auswahl eine geeignete Vergrößerungseinstellung für die Anwendung ist.

2. Brennweite des Cctv-Objektivs

Nach der Festlegung der Vergrößerung werden Objektiv und Kamera entsprechend den Installationsbedingungen ausgewählt. Bei der Auswahl der Kamera sind die grundlegenden Auswahlkriterien die Anzahl der Pixel und die CCD-Größe, während bei den Objektiven der Arbeitsabstand, das erforderliche Sichtfeld und die Brennweite berücksichtigt werden müssen.

Bei der Verwendung von Kameras in Industrieanlagen haben viele Objektive eine feste Brennweite. Daher gibt es eine Reihe von Arbeitsabständen, die verwendet werden können, und es muss ein Objektiv gewählt werden, das das erforderliche Sichtfeld innerhalb des Einsatzbereichs bietet.

Im Allgemeinen gilt: Je länger die Brennweite, desto größer der Arbeitsabstand. Cctv-Objektive eignen sich nicht für Anwendungen mit hoher Vergrößerung, daher sind Makro-Objektive oder ähnliche Objektive für Aufnahmen mit hoher Vergrößerung geeignet. Zwischen Objektiv und Kamera können auch Distanzstücke eingefügt werden, um die Brennweite zu verlängern. Das Sichtfeld und der Arbeitsabstand bei Verwendung von Zwischenringen sind ebenfalls in den technischen Unterlagen des Herstellers angegeben.

Bei der Installation von Kamera und Objektiv ist es üblich, den Arbeitsabstand für die Fokussierung einzustellen, und die Montage der Kamera z. B. auf einem manuellen Tisch, der in Abbildungsrichtung verstellt werden kann, ist bei der Einstellung nützlich.

Was ist ein CC-LINK-Kabel?

CC-Link-Kabel sind Kabel, die mit CC-Link (Control & Communication Link), einem FA-Netzwerk, kompatibel sind.

CC-Link ist ein von der Mitsubishi Electric Corporation entwickeltes FA-Netzwerk, das Hochgeschwindigkeitsübertragungen mit bis zu 10 Mbit/s und Langstreckenkommunikation über eine maximale Entfernung von 1.200 m (Übertragungsgeschwindigkeit 156 kbps) ermöglicht. CC-Link-Netzwerke können durch den Anschluss von CC-Link-kompatiblen SPSen und Ein-/Ausgabegeräten mit CC-Link-Kabeln aufgebaut werden.

In der Regel werden abgeschirmte 3-adrige verdrillte Kabel verwendet, und verschiedene Versionen von CC-Link werden von verschiedenen Kabeln unterstützt (abwärtskompatibel). Die Modellnummern richten sich nach dem Verwendungszweck, z. B. für feste und bewegliche Teile, und nach der Farbe des Außenmantels.

Verwendungszwecke von CC-LINK-Kabeln

CC-LINK-Kabel werden hauptsächlich in industriellen Anwendungen eingesetzt.

Während für eine festverdrahtete Kommunikation Dutzende von mehradrigen Kabeln zwischen den Geräten verlegt werden müssen, müssen bei CC-Link nur dreiadrige geschirmte Kabel über eine Master-Station in Reihe geschaltet werden, was kostengünstig und platzsparend ist. Aus diesem Grund wird es in Produktionslinien eingesetzt, in denen viele Geräte verwendet werden. Durch den Einsatz von Repeatern oder optischen Repeatereinheiten können die Übertragungsstrecken verlängert werden.

Da CC-Link-kompatible Produkte entwickelt werden können, indem man sich an den Entwickler Mitsubishi Electric Corporation als Partner wendet, werden CC-Link-kompatible Kabel, Messgeräte und Steuerungen von verschiedenen Herstellern verkauft. Da für jeden Produkttyp speicherabbildende Profile eingerichtet werden, können nahezu dieselben Programme auch für Produkte anderer Hersteller verwendet werden, sofern sie die gleiche Funktionalität für dieselbe Anwendung aufweisen.

CC-LINK-Kabel-Prinzip

CC-LINK-Kabel sind häufig geschirmte dreiadrige verdrillte Kabel.

Für die Ummantelung werden häufig weiche Materialien wie Vinyl verwendet. Bei CC-LINK-Kabeln für den Außenbereich wird zusätzlich schwarzes Polyethylen verwendet, um die Witterungsbeständigkeit zu verbessern. Für Kommunikationskabel werden dünne Leiter von etwa 0,5 mm2 verwendet, da sie keine großen Mengen an Strom übertragen.

Weitere Informationen über CC-LINK-Kabel

1. Wie werden CC-LINK-Kabel verdrahtet?

Die Verarbeitung und Verdrahtung von CCLINK-Kabeln erfolgt in den folgenden Schritten.

Entfernen des Mantels
Entfernen Sie den Kabelmantel. Dabei ist darauf zu achten, dass das Geflecht der Abschirmung nicht beschädigt wird.

Verarbeitung des Schirms
Wickeln Sie das Schirmgeflecht vorsichtig ab. Isolieren Sie zusätzlich zur Signalleitung eine blanke Ader ab.

Entfernen der Ummantelung der Signalleitung
Die Stellen, an denen die Ummantelung entfernt wurde, sind fest auszurichten.

Anbringen der Crimp-Kabelschuhe
Schließen Sie die Crimpkontakte mit einer Crimpzange an.

Anschluss an die Klemmleiste
Bringen Sie an beiden Enden des Netzes Abschlusswiderstände an. Der zu diesem Zeitpunkt verwendete Widerstand beträgt 110 Ω.

Erdung der abgeschirmten Drähte
Erden Sie beide Enden der abgeschirmten Leitung an der SLD jedes Geräts.

2. Über CCLINK IE Feldkabel (LAN)

CCLINK IE Field (Control & Communication Link-Industrial Ethernet Field) ist ein offenes Netzwerk, das von der CCLINK Association im Jahr 2007 entwickelt wurde. CCLINK ist ein serielles Master-Slave-Kommunikationssystem, während CCLINK IE Field ein Kommunikationssystem ist, das auf der Grundlage von Gigabit Ethernet aufgebaut ist.

Da es die Ethernet-Technologie nutzt, wird das Netzwerk mit LAN-Kabeln aufgebaut. Für die Kabel werden jedoch STP-Kabel verwendet, die im Inneren der Kabel abgeschirmt und daher resistenter gegen Störungen sind.

Was ist ein AE-Sensor?

Ein AE-Sensor ist eine Art Schwingungssensor, ein Gerät, das bestimmte Schwingungen (AE-Wellen) aufspürt.

AE steht für Acoustic Emission (akustische Emission) und bezieht sich auf das Phänomen, dass akustische Wellen als elastische Wellen ausgesendet werden, wenn ein Teil eines Objekts verformt oder beschädigt wird oder wenn ein Stoß einwirkt.

AE-Sensoren werden zur Erkennung dieses Phänomens eingesetzt: AE-Wellen werden durch Mikrodegradationen verursacht, die lange vor der vollständigen Beschädigung des Objekts auftreten.

Während Vibrationssensoren die Beschädigung eines Objekts feststellen, können AE-Sensoren die frühen Stadien der Verschlechterung eines Objekts erkennen, weshalb AE-Sensoren für die vorausschauende Wartung von Industrieanlagen, die Qualitätskontrolle von Produkten usw. eingesetzt werden.

Anwendungen von AE-Sensoren

AE-Sensoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, z. B. bei der Qualitätskontrolle von Produkten und im Sicherheitsmanagement. Es gibt zwei Arten von AE-Sensoren, den Schmalbandtyp, der in einem bestimmten schmalen Frequenzband stark reagiert, und den Breitbandtyp, der in einem breiten Frequenzband reagiert, je nach Anwendung.

1. Schmalbandige AE-Sensoren

Schmalbandige AE-Sensoren werden für Anwendungen wie die vorausschauende Wartung von Motoren und die Erkennung von Defekten beim Schweißen von Metallen, z. B. Rohren, eingesetzt. Schmalbandige AE-Sensoren reagieren nicht auf Vibrationen von normal arbeitenden Motoren oder Schweißarbeiten, sondern erfassen nur AE-Wellen, die beim Auftreten einer Anomalie erzeugt werden.

2. Breitband-AE-Sensoren

Breitband-AE-Sensoren werden zur Erkennung von Fremdkörpern in Produkten und zur Erkennung von Anzeichen von Erdrutschen im Boden eingesetzt. Der Breitband-AE-Sensor kann verwendet werden, um winzige Lötfragmente, die von der Platine im Inneren des Produkts fallen, oder winzige Vibrationen zu erkennen, die Vorboten eines Erdrutsches im Boden sein könnten.

Funktionsweise des AE-Sensors

AE-Sensoren erkennen AE-Wellen mit Hilfe eines speziellen piezoelektrischen Elements. Als piezoelektrische Elemente werden üblicherweise Materialien wie Lithiumniobat, Bleiniobat und Bleizirkonattitanat (PZT) verwendet. Diese Elemente zeichnen sich dadurch aus, dass bei Druckausübung eine elektrische Ladung erzeugt wird. Bringt man diese piezoelektrischen Elemente in Kontakt mit einem vibrierenden Gegenstand, können sie daher eine Spannung vom piezoelektrischen Element empfangen und als Sensor fungieren.

Darüber hinaus geben diese piezoelektrischen Elemente eine starke Spannung ab, wenn sie durch Schwingungen im Ultrahochfrequenzbereich (10 kHz bis mehrere MHz), wie z. B. AE-Wellen, unter Druck gesetzt werden, so dass nur Schwingungen in einem bestimmten Frequenzband erfasst werden können.

Weitere Informationen zu AE-Sensoren

1. Unterschiede zwischen AE-Sensoren und Schwingungssensoren

Beide haben gemeinsam, dass sie piezoelektrische Elemente verwenden, um mechanische Schwingungen in Elektrizität umzuwandeln. Sie unterscheiden sich jedoch in dem Frequenzbereich, für den sie geeignet sind. Schwingungsbeschleunigungssensoren sind für die Erfassung im relativ niedrigen Frequenzbereich von 5-20 kHz geeignet.

AE-Sensoren hingegen erfassen höherfrequente Schwingungen als Vibrationssensoren; die von AE-Sensoren gemessenen Frequenzen reichen von einigen 10 kHz bis zu mehreren MHz. Durch die Erfassung höherer Frequenzen können Fehler frühzeitig erkannt werden.

Es gibt auch Fälle, in denen AE-Sensoren bei langsam drehenden Lagern eingesetzt wurden, die mit Schwingungssensoren nur schwer zu diagnostizieren sind. Der Grund dafür ist, dass AE-Sensoren akustische Emissionen erfassen, d. h. Energiewellen, die durch den Zusammenbruch auf Mikroebene entstehen.

Akustische Emissionen ähneln den Wellen auf der Wasseroberfläche, und wenn es zu einem Kontakt zwischen Metall und Metall kommt, breiten sich die akustischen Emissionen durch das Metall auf der Geräteoberfläche aus und werden vom AE-Sensor erfasst. Akustische Emissionen können auch durch kleine Kratzer und Reibung erzeugt werden, so dass Probleme frühzeitig erkannt werden können.

2. Einbau von AE-Sensoren

Beim Einbau von AE-Sensoren ist die Einbaulage wichtig. Kann der AE-Sensor direkt auf dem zu erfassenden Objekt montiert werden, ist dies kein Problem, da er die beste Erfassungsempfindlichkeit hat.

Ist es hingegen nicht möglich, den AE-Sensor direkt auf dem zu erfassenden Objekt zu montieren, ist es wichtig, ihn so nahe wie möglich am zu erfassenden Objekt zu montieren. Zwischen dem Erfassungsobjekt und dem AE-Sensor muss ein akustischer Pfad gebildet werden: Tragen Sie bei der Installation des AE-Sensors Silikonfett oder ähnliches auf die Oberfläche des Erfassungsobjekts auf, damit er haftet und die entstehenden akustischen Emissionen erfasst.

Akustische Emissionen haben eine hohe Frequenz, weshalb sie sich in der Luft nur schwer ausbreiten können. Bei der Montage des AE-Sensors ist es daher wichtig, dass er in engem Kontakt mit dem zu erfassenden Objekt angebracht wird. Außerdem ist es wichtig, den Sensor erst nach ausreichender Prüfung anhand eines Prototyps einzuführen.

Was ist ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum?

Ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum ist ein 3-Achs-Bearbeitungszentrum mit zwei zusätzlichen Achsen, einer Drehachse und einer schrägen Achse.

Sie sind in der Lage, fortschrittlichere dreidimensionale Bearbeitungen durchzuführen als 3-Achs-Bearbeitungszentren und das MC verfügt über die zusätzliche Fähigkeit, das Werkstück für die automatisierte Bearbeitung zu drehen und zu neigen. Mehrere Flächen können in einer einzigen Aufspannung bearbeitet werden, was zu kürzeren Bearbeitungszeiten führt.

Sie können auch für die Bearbeitung komplexer Geometrien mit hoher Genauigkeit eingesetzt werden. Sie sind in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie und in der Medizintechnik weit verbreitet. In diesen Bereichen sind sie aufgrund der erforderlichen hohen Präzision und Steifigkeit unverzichtbar.

Sie tragen zur zunehmenden Verfeinerung von Maschinen bei und werden in Zukunft voraussichtlich noch fortschrittlichere dreidimensionale Bearbeitungen ermöglichen.

Anwendungen von 5-Achs-Bearbeitungszentren

5-Achsen-Bearbeitungszentren werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, unter anderem in Industriebereichen, in denen eine fortschrittliche dreidimensionale Bearbeitung erforderlich ist:

• Luft- und Raumfahrtindustrie
  Herstellung von Teilen mit komplexen Geometrien
• Automobil-Industrie
  Herstellung von Motor- und Aufhängungsteilen
• Medizinische Industrie
  Herstellung von medizinischen Geräten

5-Achs-Bearbeitungszentren werden auch zur Herstellung von Teilen eingesetzt, die eine hochpräzise Bearbeitung erfordern, und zeichnen sich durch ihr breites Einsatzspektrum aus. Sie sind auch für die Massenproduktion geeignet und minimieren den Arbeitsaufwand der Bediener, was zu Kosteneinsparungen führt.

Da die Maschine programmgesteuert arbeitet, gibt es außerdem keine Qualitätsunterschiede, die von der Qualifikation des Bedienpersonals abhängen. Darüber hinaus wird durch den Einsatz von 5-Achs-Bearbeitungszentren die Gefahr der Verwendung gefährlicher Werkzeuge durch die Arbeiter verringert, wodurch Unfälle vermieden werden.

Funktionsweise der 5-Achs-Bearbeitungszentren

5-Achs-Bearbeitungszentren ergänzen ein herkömmliches Bearbeitungszentrum um zwei Achsen – eine Drehachse und eine Schrägachse -, die eine automatische Drehung des Werkstücks ermöglichen. Dies ermöglicht die Bearbeitung von Teilen mit komplexen Geometrien und gekrümmten Oberflächen, was mit herkömmlichen 3-Achs-Bearbeitungszentren schwierig ist.

Der Einsatz von 5-Achs-Bearbeitungszentren hängt auch davon ab, ob die Werkzeuge horizontal oder vertikal montiert sind. Horizontale Bearbeitungszentren haben eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit und können mit Palettenwechslern für die automatische Teilezuführung ausgestattet werden, wodurch sie sich für die Massenproduktion kleiner, präziser Teile eignen. Dreidimensionale Bearbeitungszentren hingegen sind kompakt und aufgrund der geringen Stellfläche der Maschine selbst leicht zu installieren. Sie eignen sich für die Kleinserienfertigung einer großen Vielfalt von Teilen.

Weitere Informationen zu 5-Achs-Bearbeitungszentren

1. Bearbeitungsbeispiele für 5-Achs-Bearbeitungszentren

Zusätzlich zur grundlegenden 3-Achs-Bearbeitung (XYZ) kann der Tisch gleichzeitig gedreht und gekippt werden, um eine dreidimensionale Bearbeitung zu ermöglichen, was bei der 3-Achs-Bearbeitung schwierig ist. Aufgrund ihrer Fähigkeit, komplexe Kurven zu zeichnen und aus mehreren Winkeln zu bearbeiten, wird sie vor allem für die Herstellung von Laufrädern für Düsenturbinen und Gebläse von Klimaanlagen, für die Bearbeitung von Einlass- und Auslassöffnungen von Automotoren und für die Bearbeitung von Produkten mit komplexen Formen wie verschiedenen Formen, Vorrichtungen, Prototypenteilen und Halbleiterfertigungsanlagen eingesetzt. Die Maschine wird auch für die Bearbeitung von Produkten mit komplexen Formen verwendet wie z. B. verschiedene Formen, Vorrichtungen, Prototypenteile und Halbleiterfertigungsanlagen.

Wenn bei der 3-Achs-Bearbeitung mehrere Seiten bearbeitet werden müssen oder wenn nach der Bearbeitung ein Drehen auf einer Drehmaschine oder einer ähnlichen Maschine erforderlich ist, müssen die Einstellungen jedes Mal geändert werden, wenn die Bearbeitung abgeschlossen ist. Dies erhöht die Rüstzeit (Zeit, die nicht mit der Bearbeitung verbracht wird) und verringert die Effizienz, aber die 5-Achs-Steuerung ermöglicht die gleichzeitige Bearbeitung von mehreren Seiten, was die Rüstzeit reduziert. Dies ist auch bei Teilen sinnvoll, die in kurzer Zeit geliefert werden müssen.

Darüber hinaus sind einige Modelle der kombinierten 5-Achs-Bearbeitungszentren mit einer Funktion ausgestattet, die das Drehen durch Drehen des Tisches mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, so dass auch Produkte, die separat auf einer Drehmaschine gedreht werden, ohne Umstellung bearbeitet werden können.

2. Programmierung von 5-Achs-Bearbeitungszentren

Die Programmierung von 5-Achs-Steuerungen ist äußerst komplex, da nicht nur die grundlegenden XYZ-, sondern auch Winkelbefehle (B-Achse und C-Achse) für die Dreh- und Schwenkachsen in das NC-Programm des Bearbeitungszentrums eingegeben werden müssen und wenn sich der Winkel ändert, ändert sich auch der Bearbeitungsursprung.

Aus diesem Grund werden 5-Achs-Steuerungsprogramme hauptsächlich durch Zeichnung (CAD-Software) programmiert und dann in die Maschine (CAM-Software) geladen und die Bearbeitung erfolgt gemäß der Zeichnung. Einige Hersteller haben „interaktive Programme“ eingeführt, die eine intuitive Programmierung ermöglichen, indem die zu bearbeitenden Formen, Werkstoffe und Bearbeitungsbedingungen nacheinander eingegeben werden, so dass komplexe Programme leicht erstellt werden können, ohne dass eine CAD- oder CAM-Software erforderlich ist.

Was ist eine 3D-Modellierung?

Eine 3D-Modellierung ist eine Technik der Computergrafik (CG) zur Erstellung einer 3D-Darstellung eines beliebigen Objekts oder einer Oberfläche.

Der Ersteller (Modellierer) verwendet eine spezielle Software, um Punkte (sogenannte Scheitelpunkte) im virtuellen Raum zu manipulieren und ein Netz zu bilden. Die Objekte werden durch mehrere Eckpunkte gebildet.

Diese 3D-Objekte können automatisch oder manuell durch Verformung des Netzes oder anderweitige Manipulation der Scheitelpunkte erstellt werden.

3D-Rekonstruktionen können auch auf der Grundlage von Daten aus medizinischen CT-Bildern (DICOM-Standard) erstellt werden, wobei die zu betrachtenden Querschnitte ausgeschnitten, die Organe farblich kodiert und dann die Daten für die Modellerstellung ausgegeben werden.

Anwendungen von 3D-Modellierungen

3D-Modelle werden in einer Vielzahl von Medien verwendet, darunter Videospiele, Film, Architektur, Illustration, Technik und Werbung.

Modellierer beginnen die 3D-Modellierung mit geometrischen Formen wie Zylindern, Würfeln und Kugeln.

Mit dieser Grundgeometrie wird gearbeitet, bis eine komplexe und genaue digitale 3D-Darstellung des Objekts erstellt ist.

Die 3D-Modellierung ist ein wesentlicher Prozess für die Charakteranimation und Spezialeffekte, da sie digitale Objekte erzeugt, die in der Animation verwendet werden können.

Funktionsweise von 3D-Modellierungen

Bei der 3D-Modellierung kommen verschiedene Techniken zum Einsatz. Typische Beispiele sind Polygonmodellierung, 3D-Sculpting und 3D-Scanning.

Kurz gesagt: Modellierung ist die Erstellung eines volumetrischen digitalen Objekts durch das Verbinden von Punkten, um Flächen zu schaffen, und das Verbinden von Flächen, um ein volumetrisches digitales Objekt zu schaffen.

Das Kernstück des Modells ist das Netz, das als eine Sammlung von Punkten im Raum dargestellt wird.

Die Eckpunkte werden auf einem 3D-Gitter platziert und als polygonale Formen (normalerweise Dreiecke oder Vierecke) miteinander verbunden.

Jeder Punkt oder Scheitelpunkt hat seine eigene Position auf dem Gitter und die Oberfläche des Objekts wird durch das Verbinden dieser Punkte mit der Form erzeugt.

Die Modelle können an andere Software zur Verwendung in Spielen oder Filmen weitergegeben werden. Einige Programme zur 3D-Modellierung können jedoch auch 2D-Bilder mit Hilfe eines Prozesses namens 3D-Rendering erstellen.

Rendering-Techniken verwenden spezielle Algorithmen und sind ideal für die Erstellung realistischer Szenen.

Für die 3D-Modellierung benötigte Ausrüstung

Für die 3D-Modellierung sind vor allem zwei Dinge erforderlich: ein PC und eine Computer-Grafiksoftware.

Da die 3D-Modellierung den PC stark beansprucht, muss der PC über eine hohe Spezifikation verfügen. Insbesondere ist ein PC mit einer leistungsfähigen CPU, einem Grafikprozessor und Arbeitsspeicher erforderlich.

Die CPU ist wichtig, um die Geschwindigkeit der 3D-Modellierung und der Videokodierung zu erhöhen. Sie benötigen eine hochwertige CPU mit mindestens 4 Kernen und 8 Threads, um komfortabel arbeiten zu können. Der Grafikprozessor (GPU) ist ebenfalls ein wichtiger Bestandteil, der die Berechnungen bei der Schattierungsanpassung, der Farbverarbeitung und der Effektverarbeitung von Modellen durchführt, daher sollten Sie sich für einen High-End-GPU aus den Produkten verschiedener Hersteller entscheiden. Was den Arbeitsspeicher betrifft, so verbraucht die 3D-Modellierung viel Speicherkapazität, daher sollten Sie mindestens 8 GB, besser 16 GB oder mehr vorbereiten.

Bei der CG-Software ist es ratsam, ein Produkt zu wählen, das Ihren Bedürfnissen und Ihrer Anwendung entspricht. Wenn Sie mit der Modellierung beginnen, ist eine spezialisierte Modellierungssoftware empfehlenswert; wenn Sie von der 3D-Modellierung bis zur Animation alles machen wollen, sollten Sie ein integriertes Produkt mit allen Funktionen wählen.

3D-Modellierung von Knochen

Bones sind ein wichtiges Element bei der 3DCG-Animation. Wie der Name schon sagt, sind Bones Knochen, die bei der 3D-Modellierung als bewegliche Punkte gesetzt werden.

Wenn ein 3D-Modellierung Modell bewegt wird, werden die Bones manipuliert, um die gewünschte Bewegung zu erreichen. Die Bones sind miteinander verbunden, so dass, wenn Sie einen Bone bewegen, sich die verbundenen Bones automatisch auch auf natürliche Art und Weise bewegen. Auf diese Weise können natürliche Bewegungen ausgedrückt werden, ohne dass alle beweglichen Punkte während der Animation manipuliert werden müssen, was die Erstellung von Animationen erleichtert.

Die Bones werden in der Mitte des 3D-Modells platziert, so dass sich das 3D-Modell natürlich verhält. Im Allgemeinen ist es am besten, die Bones so zu setzen, dass die Bewegung an diesen Positionen wechselt, wie bei menschlichen Gelenken, um natürliche Ausdrücke zu erzeugen.