The aim of this thesis is a complex design of the spotting press with a nominal force of 500 kN, which is intended for mating of the both halves of pressing tool for the automotive industry. The press ram is fitted with a hydraulic mechanism which allows the upper clamping board to be tilted in range of 0° -180° and removed from the working space of the press along a profile track. The lower clamping board is a part of moving bolster, which is equipped with a mechanism for lifting and centring. The concept of motion screws is used to drive the ram. Motion screws are mounted in a multiple-part frame and driven by servomotors. The thesis contains background research of the issue, solutions of the main design nodes of the press including calculations, detailed 3D model of the device and partial drawing documentation.

The aim of this thesis is a complex design of the spotting press with a nominal force of 500 kN, which is intended for mating of the both halves of pressing tool for the automotive industry. The press ram is fitted with a hydraulic mechanism which allows the upper clamping board to be tilted in range of 0° -180° and removed from the working space of the press along a profile track. The lower clamping board is a part of moving bolster, which is equipped with a mechanism for lifting and centring. The concept of motion screws is used to drive the ram. Motion screws are mounted in a multiple-part frame and driven by servomotors. The thesis contains background research of the issue, solutions of the main design nodes of the press including calculations, detailed 3D model of the device and partial drawing documentation.

Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines neuartigen Phasenbausteins mit der Topologie des Dreipunkt – Neutral Point Clamped – Stromrichters mit Spannungszwischenkreis (3L-NPC-VSC) für Windkraftanwendungen. Wichtige Anforderungen an den Phasenbaustein und daraus resultierende Herausforderungen, sowie Lösungen für ausgewählte Teilprobleme werden präsentiert. Um die Vorteile des 3L-NPC-VSC für Hersteller von Windkraftanlagen zugänglich zu machen, ist es sinnvoll, einen neuartigen Phasenbaustein zu entwickeln. Der Phasenbaustein soll einfach in Systeme zu integrieren sein, in denen gegenwärtig Zweipunktstromrichter (2L-VSC) zum Einsatz kommen. Da sich Modulation, Zwischenkreisbalancierung und Kurzschlussschutz vom 2L-VSC unterscheiden, soll der Phasenbaustein diese Herausforderungen eigenständig bewältigen. Die Arbeit beschreibt die Konzeption eines solchen Phasenbausteins und behandelt insbesondere die Modulation, die Zwischenkreisbalancierung und den Kurzschlussschutz des 3L-NPC-VSC. Ein Vergleich verschiedener Modulationsverfahren wurde durchgeführt und die am besten geeigneten Verfahren für die Implementation in den Phasenbaustein ausgewählt. Eine Anforderung war, dass dieser Signale einer übergeordneten Regelung verarbeiten kann, welche für einen 2L-VSC berechnet wurden. Ein Überblick der Zwischenkreisbalancierungsverfahren zeigte, dass nahezu alle den Nachteil einer zusätzlich benötigten Strommessung haben. Die Untersuchung einer neuen an der Professur Leistungselektronik der TU Dresden entwickelten Methode ohne den Bedarf der Strommessung zeigte, dass diese anwendbar ist. Der Algorithmus wurde simuliert, implementiert und experimentell getestet und zeigte gute Resultate. Die Aufgabe eines komplett unabhängigen Kurzschlussschutzes war die schwierigste. Alle möglichen Fehler innerhalb eines Moduls wurden analysiert und kategorisiert. Einige Fehlertypen können innerhalb einer Phase behandelt werden. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und getestet. Allerdings gibt es Fehlertypen, die nicht durch die Steuerung einer einzelnen Phase behandelt werden können. Eine schnelle Kommunikation zwischen den drei Phasen des Konverters wäre notwendig. Alternativ könnte eine übergeordnete Steuerung diese Fehler behandeln. Zum Schluss wurde ein Demonstrator des Phasenbausteins aufgebaut und experimentell untersucht. Einige Messergebnisse werden gezeigt, um die Funktion zu verifizieren.

This Master thesis deals with design structures of moving bolster for body panel press and with design of railroad tracks, in which the bolster is moving in two mutually perpendicular directions. These moving bolsters are used for facilitating and speeding up the change of pressing dies, which is desirable in automated automotive industry for shortening and streamlining the pressing die change. The part of the work is research of the current state of knowledge in systems for quick die change, design of the moving bolster and its drive, design of railroad tracks, amount of design and control calculations, design of mechanism for lifting the bolster, optimization and strength calculations of bolster in ANSYS software. All the design structures of bolster, railroad tracks and basic workplace layout are processed in 3D software for modelling Autodesk Inventor. Attachments consist of drawing documentation of main assemblies, namely mounting drawing of moving bolster assembly, mounting drawing of railroad tracks assembly, drawing of workplace layout and furthermore drawing of driven shaft, weldment and workpiece of moving bolster and railroad tracks block.

This thesis deals with design of CNC lathe milling head with B axis. Thesis includes research in CNC turning machines, their tool systems and overview of manufacturers of milling B axis. It also includes calculation of machining forces, design of spindle and design of B axis including necessary calculations. Part of this thesis is also 3D model and assembly drawing, 2 manufacturing drawings and list of items.

Das Ziel der Arbeit war die Untersuchung eines neuartigen Phasenbausteins mit der Topologie des Dreipunkt – Neutral Point Clamped – Stromrichters mit Spannungszwischenkreis (3L-NPC-VSC) für Windkraftanwendungen. Wichtige Anforderungen an den Phasenbaustein und daraus resultierende Herausforderungen, sowie Lösungen für ausgewählte Teilprobleme werden präsentiert. Um die Vorteile des 3L-NPC-VSC für Hersteller von Windkraftanlagen zugänglich zu machen, ist es sinnvoll, einen neuartigen Phasenbaustein zu entwickeln. Der Phasenbaustein soll einfach in Systeme zu integrieren sein, in denen gegenwärtig Zweipunktstromrichter (2L-VSC) zum Einsatz kommen. Da sich Modulation, Zwischenkreisbalancierung und Kurzschlussschutz vom 2L-VSC unterscheiden, soll der Phasenbaustein diese Herausforderungen eigenständig bewältigen. Die Arbeit beschreibt die Konzeption eines solchen Phasenbausteins und behandelt insbesondere die Modulation, die Zwischenkreisbalancierung und den Kurzschlussschutz des 3L-NPC-VSC. Ein Vergleich verschiedener Modulationsverfahren wurde durchgeführt und die am besten geeigneten Verfahren für die Implementation in den Phasenbaustein ausgewählt. Eine Anforderung war, dass dieser Signale einer übergeordneten Regelung verarbeiten kann, welche für einen 2L-VSC berechnet wurden. Ein Überblick der Zwischenkreisbalancierungsverfahren zeigte, dass nahezu alle den Nachteil einer zusätzlich benötigten Strommessung haben. Die Untersuchung einer neuen an der Professur Leistungselektronik der TU Dresden entwickelten Methode ohne den Bedarf der Strommessung zeigte, dass diese anwendbar ist. Der Algorithmus wurde simuliert, implementiert und experimentell getestet und zeigte gute Resultate. Die Aufgabe eines komplett unabhängigen Kurzschlussschutzes war die schwierigste. Alle möglichen Fehler innerhalb eines Moduls wurden analysiert und kategorisiert. Einige Fehlertypen können innerhalb einer Phase behandelt werden. Entsprechende Algorithmen wurden entwickelt und getestet. Allerdings gibt es Fehlertypen, die nicht durch die Steuerung einer einzelnen Phase behandelt werden können. Eine schnelle Kommunikation zwischen den drei Phasen des Konverters wäre notwendig. Alternativ könnte eine übergeordnete Steuerung diese Fehler behandeln. Zum Schluss wurde ein Demonstrator des Phasenbausteins aufgebaut und experimentell untersucht. Einige Messergebnisse werden gezeigt, um die Funktion zu verifizieren.:1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Zielstellung 1.3 Inhalt der Arbeit 2 Stromrichter für Windkraftanlagen 2.1 Stand der Technik 2.1.1 Zweipunktstromrichter mit Spannungszwischenkreis 2.1.2 Dreipunkt-Neutral-Point-Clamped-Stromrichter mit Spannungszwischenkreis 2.1.3 Kommerziell verfügbare Stromrichter für WKA 2.2 Vollumrichterlösung mit erhöhter Ausgangsspannung 2.2.1 Motivation und Anforderungen 2.2.2 Vereinfachter Vergleich von Zwei- und Dreipunktstromrichtern 2.3 Herausforderungen bei der Realisierung des 3L-NPC-VSC 3 Struktur und Funktion eines neuartigen 3L-NPC-Phasenbausteins 3.1 Struktur und Schnittstellen 3.1.1 Stand der Technik für 3L-NPC Phasenbausteine 3.1.2 Neuartiger 3L-NPC-VSC-Phasenbaustein 3.2 Realisierung 3.2.1 Anforderungen 3.2.2 Technische Realisierung 3.3 Experimentelle Verifikation 3.3.1 Versuchsstand 3.3.2 Messergebnisse 4 Modulation und Zwischenkreisbalancierung eines 3L-NPC-VSC 4.1 Modulationsarten im Überblick 4.1.1 Trägerbasierte Modulation für den 3L-NPC-VSC 4.2 Ausgewählte Modulation für den neuartigen Phasenbaustein 4.2.1 Zweipunktraumzeigermodulation in einem Trägerband 2L-SVM 4.2.2 Dreipunktraumzeigermodulation 3L-SVM 4.3 Stand der Technik bei Zwischenkreisbalancierungsverfahren 4.4 Die direkte Totzeitregelung zur Zwischenkreisbalancierung 4.4.1 Theoretische Grundlagen 4.4.2 Simulative Verifikation der direkten Totzeitregelung 4.4.3 Experimentelle Verifikation der DDTC 5 Kurzschlussschutz eines 3L-NPC-VSC-Phasenbausteins 5.1 Versuchsstand I5.2 Kurzschlussfehler einer 3L-NPC-VSC-Phase 5.2.1 Kategorisierung der Kurzschlüsse 5.2.2 Untersuchte Bauteilfehler innerhalb einer 3L-NPC-VSC-Phase 5.3 Kurzschlussbehandlungsmethoden 5.3.1 Stand der Technik 5.3.2 Schutzmaßnahmen für 3L-NPC-VSC 5.4 Analyse von Kurzschlüssen und Ableitung von Behandlungsmaßnahmen 5.4.1 Fehler eines äußeren IGBTs 5.4.2 Fehler eines inneren IGBTs 5.4.3 Fehler einer Clampdiode 5.5 Maßnahmen zur sicheren Behandlung von Kurzschlüssen in 3L-NPC-VSC 6 Zusammenfassung

Three-dimensional (3D) printing has become broadly available and can be utilized to customize clamping mechanisms in biomechanical experiments. This report will describe our experience using 3D printed clamps to mount soft tissues from different anatomical regions. The feasibility and potential limitations of the technology will be discussed. Tissues were sourced in a fresh condition, including human skin, ligaments and tendons. Standardized clamps and fixtures were 3D printed and used to mount specimens. In quasi-static tensile tests combined with digital image correlation and fatigue trials we characterized the applicability of the clamping technique. Scanning electron microscopy was utilized to evaluate the specimens to assess the integrity of the extracellular matrix following the mechanical tests. 3D printed clamps showed no signs of clamping-related failure during the quasi-static tests, and intact extracellular matrix was found in the clamping area, at the transition clamping area and the central area from where the strain data was obtained. In the fatigue tests, material slippage was low, allowing for cyclic tests beyond 105 cycles. Comparison to other clamping techniques yields that 3D printed clamps ease and expedite specimen handling, are highly adaptable to specimen geometries and ideal for high-standardization and high-throughput experiments in soft tissue biomechanics.

Cell separation based on antibody-targeted magnetic beads has been widely used in a number of applications in immunology, microbiology, oncology and more recently, in the isolation of circulating tumour cells (CTCs) in cancer patients. Although other cell separation techniques such as size based cell filtration and Fluorescence Activated Cell Sorting have also been in popular use, immunomagnetic cell isolation possesses the advantages of high throughput, good specificity and reduced cell stress. However, certain fundamental features of the cell-bead interface are still unknown. In this study, some of the key features of the cell-bead synapse were investigated in an effort to improve the efficiency of immunomagnetic cell isolation and reduce its dependence on high expressing cell surface markers. A clinically relevant antibody fragment (Fab) against tyrosine kinase receptor HER2 was applied to study the immunomagnetic isolation of HER2 expressing cancer cells. First, the minimum number of target proteins required on a cell for it to be isolated was determined. Second, the importance of the primary antibody affinity was investigated, using a series of Fab mutants with known kinetics and it was shown that despite starting with sub-nanomolar affinity, improving Fab affinity increased cell isolation. Third, the influence of the connection between the primary antibody and the bead was studied by comparing Fab bridged to the magnetic bead via a secondary antibody, Protein L or streptavidin; the high affinity biotin-streptavidin linkage increased isolation sensitivity by an order of magnitude. Fourth, the effect of manipulating cytoskeletal polymerization and cell membrane fluidity using small molecules was tested; cholesterol depletion decreased isolation and cholesterol loading increased cell isolation. The insights from these observations were then applied to isolate a panel of cell lines expressing a wide range of surface HER2. While the standard approach isolated less than 10% of low HER2 expressing cancer cells from spiked rabbit and human blood, our enhanced approach with the optimized cholesterol level, antibody affinity and antibody-bead linkage could specifically isolate more than 80% of such cells. The final part of this work focussed on developing an antibody clamp that could physically restrict the antigen within its binding site on the Fab and prevent antigen dissociation, using the HER2-Fab complex and the anti-myc peptide antibody 9E10. Work from this thesis provides useful insights into the molecular and cellular parameters guiding immunomagnetic cell isolation and can be used to extend the range of target receptors and biomarkers for tumour cell isolation and other types of cell separation, thereby enhancing the power and capacity of this approach.

This master’s thesis goes into design of particular circuits for three phase inverter. Inverter’s control is ensured by digital signal controller MC56F8013 with his program. Principle of control is suggested for individual motors. Inverter design considerate universal use and capability for any three phase motor. Particular blocks are compatible each other.