Pabst, Markus: Erarbeitung neuartiger präzisionstechnischer Lösungen für Lastaufnahmesysteme in einer Komparatorwaage

Abstract in German:

Das Kilogramm ist die bis heute einzige Basis-SI-Einheit, die auf ein Artefakt zurückzuführen ist. Artefakte sind nicht langzeitstabil, daher ist es unerlässlich eine Neudefinition des Kilogramms zu erreichen. In der vorliegenden Arbeit werden die Schwächen von Lastaufnahmesystemen in Massekomparatoren aufgezeigt und Verbesserungsmöglichkeiten beschrieben. Um das Kilogramm besser darstellen zu können, muss die relative Standartabweichung beim Vergleich von Massenormalen, wie zum Beispiel einer 1kg-Siliziumkugel, verringert werden. Dazu bedarf es einer Funktionstrennung von Lastaufnahmesystem und Positionssicherung, um die Massenormalen nicht durch zu hohe Hertzsche Pressung zu beschädigen und gleichzeitig optimal zu positionieren. Es wurden verschiedene Technische Prinzipe ausgearbeitet und bewertet. Die Auswahl des Prinzips mit der besten Bewertung wurde mit einer Kombination der vorher aufgezeigten Verbesserungsmöglichkeiten ausgestattet. Die konstruktive Umsetzung wurde nach den Methoden der Feinwerktechnik erarbeitet und dabei auf eine hochvakuumgerechte, nicht ferromagnetische Konstruktion geachtet. Um Reibung und Abweichungen in der Präzision zu minimieren wurden verschiedene konstruktive Möglichkeiten von Doppelparallelfederführungen behandelt. Dabei wird eine monolithische Variante numerisch Untersucht, um die Funktion der Festkörpergelenke der Doppelparallelfederführung zu gewährleisten. Die Ergebnisse der Arbeit sind abgeleitete Konstruktionsrichtlinien für die Entwicklung Lastaufnahmesysteme und die Beschreibung eines Versuchsaufbaus. Anhand dessen können experimentelle Untersuchungen angestellt werden um detaillierte Erkenntnisse über die Verbesserung des Lastaufnahmesystems zu erhalten.