Universität Stuttgart
Permanent URI for this communityhttps://elib.uni-stuttgart.de/handle/11682/1
Browse
31 results
Search Results
Item Open Access Mobile Robotik in der bandsynchronen Montage zur flexiblen Mensch-Roboter-Interaktion(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Bix, Johannes; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Die sich wandelnden Anforderungen der Märkte sowie der Produktionsfaktoren in der Automobilindustrie zwingen diese ihre Produktionssysteme weiterzuentwickeln und an die zukünftigen Rahmenbedingungen anzupassen. Der Einsatz mobiler Robotik zur flexiblen Mensch-Roboter-Interaktion in der bandsynchronen Montage schafft die Voraussetzungen für Antworten auf die Herausforderungen in der Produktion von morgen und legt den Grundstein für zukünftige Produktionskonzepte. Die Realisierung in der bandsynchronen Montage stellt besondere Anforderungen an die mobile Robotik. Diese werden auf Basis von untersuchten Anwendungsfällen aus der Montage der Automobilindustrie in einem Anforderungskatalog zusammengetragen und die spezifischen Herausforderungen abgeleitet. Für Betreiber von starr verketteten Produktionssystemen steht neben der technischen Realisierung dieser Herausforderungen vor allem die Gesamtverlässlichkeit der Produktion im Vordergrund. Wesentliche, u.a. experimentell bestätigte Einflussfaktoren auf die Verlässlichkeit eines mobilen Roboters in der bandsynchronen Montage sind die Sicherheit und Zuverlässigkeit. Mit diesem Fokus wird für die bandsynchrone Montage in der Automobilindustrie ein katalogbasiertes Reaktionsverfahren entwickelt, das mithilfe der kognitiven Fähigkeiten des Menschen, aus einer integrierten Risikobeurteilung für Sicherheit und Zuverlässigkeit, vorbeugende Reaktionen für den mobilen Roboter ableitet. Diese sollen den Übergang des Roboters in einen sicheren Zustand - mit möglichst geringen Anforderungen an die mobile Rechenleistung - vorbeugend vermeiden und die geforderte Verfügbarkeit des verketteten Produktionssystems ermöglichen. Hierbei greift das Reaktionsverfahren nicht in die aus der Sicherheitsbeurteilung festgelegten technischen Schutzmaßnahmen ein. Die vorläufige Identifikation von Reaktionen ist aufgrund der bekannten Arbeitsabläufe und der für den industriellen Einsatz ohnehin durchzuführenden Sicherheitsbeurteilung in der Montage möglich. Die Verbesserung der Verfügbarkeit wird im Anschluss unter Laborbedingungen und in der bandsynchronen Montage experimentell nachgewiesen.Item Open Access Untersuchungen zur Eignung mikrohydraulischer Antriebe für die minimal invasive Chirurgie(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2016) Cuntz, Timo; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Da schonender für den Patienten, werden chirurgische Eingriffe zunehmend minimal invasiv durchgeführt. Dabei führt der Chirurg durch kleine Schnitte in Haut und Gewebe, ein Endoskop zur Sichtbarmachung der Operationsumgebung als auch chirurgische Spezialinstrumente in den Körper ein. Trotz der hohen Zunahme, der minimal invasiven Eingriffe, stagniert die Entwicklung neuer Werkzeuge für diese Operationstechnik. Zwar wurden neuartige Instrumente mit mehreren Bewegungsfreiheitsgraden an der Spitze entwickelt, diese besitzen aber solch große technische Probleme bei ihrer Anwendung, dass sie kaum benutzt werden. Ein Wechsel, weg von der der mechanischen Kraftübertragung mit Seilzügen, hin zu Direktantrieben, mit kompakten Aktoren in der Instrumentenspitze verspricht die Lösung dieser Probleme. So besteht in der minimal invasiven Chirurgie ein großer Bedarf an leichten, kraftvollen aber dennoch kompakten Antrieben, welche lediglich durch Kabel oder Schläuche und somit räumlich unabhängig im Körper versorgt werden. Beim Vergleich existierender Antriebsarten konnte gezeigt werden, dass hydraulische Antriebe die besten Voraussetzungen mitbringen um die zuvor erarbeiteten Anforderungen zu erfüllen. Die in der Konzeptphase in der Theorie angestellten Abschätzungen, vor allem zur Miniaturisierbarkeit hydraulischer Systeme, damit sich diese für den Einsatz in hydraulisch betriebenen Instrumenten für die Chirurgie eignen, konnten in praktischen Versuchsreihen bestätigt werden. In der Arbeit wurden zunächst leistungsstarke Hydraulikzylinder mit Durchmessern von wenigen Millimetern entwickelt, aus denen anschließend hydraulisch betriebene Instrumentenfunktionsmuster entstanden. Durch die Verwendung biokompatibler Materialien bis hin zu den Hydraulikmedien und dem Nachweis der Sterilisierbarkeit der kompletten Systeme wurde gezeigt, dass hydraulisch betriebene Instrumente die grundlegenden Medizinischen Anforderungen erfüllen und somit ein der Chirurgie eingesetzt werden können. Die durchgeführte Verifizierung der Instrumente demonstrierte, dass sie die geforderten Kräfte erreichen und sogar bei weitem übertreffen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Nachweis für die Eignung hydraulischer betriebener Instrumente in der minimal invasiven Chirurgie erbracht.Item Open Access Kompensation von Magnetisierungsabweichungen in Permanentmagnet-Synchronmotoren durch selektive Rotormontage(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Coupek, Daniel; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Die Herstellung elektrischer Antriebe für Elektro- und Hybridfahrzeuge entwickelt sich von der heutigen Kleinserienproduktion hin zur Massenproduktion. Optimierte Ansätze der Qualitätssicherung in der Produktion von Verbrennungsmotoren können aufgrund technologischer Unterschiede nicht direkt auf die Produktion von Elektromotoren übertragen werden. Um die heutigen hohen Ausschussraten zu reduzieren, müssen neue Strategien entwickelt werden. Permanentmagnet-Synchronmotoren sind aufgrund ihrer kompakten Bauweise und hohen Leistungsdichte die am häufigsten eingesetzten Antriebe hybrider und elektrischer Fahrzeuge und müssen hohen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen genügen. Die Magnetisierung der Permanentmagnete unterliegt natürlichen Schwankungen, die durch Prozessregelung nicht verhindert werden können, da der Magnetisierungsprozess bereits im Sättigungsbereich durchgeführt wird. Magnetisierungsabweichungen in den Einzelteilen führen direkt zu Streuungen im montierten Rotor. Diese verringern im Betrieb die Leistung des Elektromotors und verursachen Vibrationen, die wiederum Geräuschemissionen und Verschleiß erhöhen. Eine Reparatur der Rotoren sowie der montierten Motoren am Ende der Produktionslinie ist aufgrund der Aufbauart technisch nicht möglich. Aus diesem Grund wird in dieser Arbeit eine Strategie der selektiven Rotormontage entwickelt, die es erlaubt, unvermeidbare Abweichungen der Magnetisierung zu erkennen und in nachfolgenden Prozessschritten zu kompensieren. Durch Ändern der Reihenfolge und Verdrehen der fehlerhaften Einzelteile soll der zusammengebaute Rotor wieder innerhalb der Toleranz liegen und ein möglichst gleichmäßiges Magnetfeld aufweisen. Eine Herausforderung ist hierbei die Entwicklung geeigneter Methoden zur Vorbehandlung der Magnetisierungs- Messwerte mittels Datenreduktion, Merkmalsselektion und –extraktion. Anschließend erfolgt eine Klassifikation der Merkmalsvektoren durch künstliche neuronale Netzwerke, welche die Grundlage der selektiven Optimierung bildet. Ein Fuzzy Inferenz System wird zur Auswahl der idealen Kombination der Einzelteile eingesetzt. Dabei wird Expertenwissen über den Prozess und die geplante Kompensation mittels Fuzzy Regeln in einer Regelbasis gespeichert. Die Methoden zur Datenanalyse, Klassifikation und Optimierung werden in MATLAB implementiert und anhand von experimentellen und simulativen Daten validiert.Item Open Access Modeling techniques and reliable real-time implementation of kinematics for cable-driven parallel robots using polymer fiber cables(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Schmidt, Valentin Lorenz; Pott, Andreas (Jun.-Prof. Dr.-Ing.)In this thesis, the accuracy of cable-driven parallel robots is investigated by presenting and discussing relevant factors. Models to compensate factors affecting accuracy, including cable properties such as mass, elasticity, creep and ovalization, cable pulleys, and drive trains, are given and applied where necessary. Ovalization was previously ignored in literature, but it is shown to have a significant effect. Methods of estimating the impact of each factor are used to determine a classification for cable-driven parallel robots constructed with plastic fibers. Estimations indicate that some of the factors, such as pulleys, elongation and ovalization are more significant than cable mass, temperature and a non-linear transmission ratio. These findings give an indication of which factors should be modeled first. A focus lies in the real-time capability of the presented models. The incorporation of accuracy factors in the robot controller to improve the robot kinematics is not trivial, particularly for the forward kinematics. Methods for the numerical evaluation of the forward kinematics are thus presented. The most effective improvement is an adapted intersection method for estimating the position from given cable lengths. The intersection method works remarkably well for most geometry types. Further, it is shown that the type of numerical algorithm and value preconditioning affect the proficiency of numerical solvers. The models for improving accuracy are grouped into four architecture types: direct implementation, compensation, offline calculation, and sensor feedback. The direct architecture enables complex control algorithms but is only suitable for a few mathematical models. Compensation is applicable for a wide range of models and has the advantage of retaining reliability. Factors which cannot be compensated in real-time can also be calculated offline, and any factors which have additional measurable parameters need to be incorporated into a feedback control. However, cable forces can also be approximated to achieve a simple elongation compensation. In a practical investigation, the extended models which compensate factors affecting accuracy, are verified for two cable robots. Positional accuracy, positional repeatability, pose drift, posing time and static compliance are tested. For cable robots driven by plastic fiber cables, accuracy scales with size and is 1.38mm and 40.42mm for a robot with a 1.54m and 20.2m diagonal size respectively. The repeatability of the same robots is 0.0806mm and 5.24mm. There is a significant negative correlation between static compliance and accuracy. Improvements through applying extended models are verified. Positional accuracy is improved by 30% when using a simple elongation compensation in the case of the IPAnema 3 cable robot.Item Open Access Zustandsmodellbasierte, steuerungsnahe Energieverbrauchsoptimierung von Werkzeugmaschinen(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Eberspächer, Philipp; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Ressourceneffizienz und Umweltschutz haben in den letzten Jahren auch für die Industrie deutlich an Bedeutung gewonnen. Der Druck auf Unternehmen bezogen auf die Energieeffizienz in der Fertigung steigt zum einen durch nationale und internationale Richtlinien, durch steigende Strompreise, durch den Wettbewerb, aber auch direkt durch die Erwartungen der Gesellschaft. Um weiterhin wirtschaftlich agieren zu können, verfolgen industrielle Unternehmen das Ziel, ihre Energiekosten zu reduzieren. Speziell beim Betrieb von Werkzeugmaschinen wird vor allem während der Nicht-Produktivzeit elektrische Energie unnötig umgesetzt, da zwar Energiesparmodi dem Stand der Technik entsprechen, diese jedoch nicht effizient aufgerufen werden. Mit dieser Arbeit wird daher das Ziel verfolgt, Zeiten, in denen Werkzeugmaschinen nicht produzieren, energieverbrauchsoptimal zu überbrücken. Es wird eine parametrier-bare, modellbasierte Lösung zur Energieverbrauchsoptimierung für Werkzeugmaschinen während Produktionsunterbrechungen entwickelt. Zunächst wird eine Methode untersucht und entwickelt, die es ermöglicht, ein Betriebszustandsmodell während des Betriebs von Werkzeugmaschinen zur Verbrauchsberechnung und zur Ermittlung des aktuellen Betriebszustands einzusetzen. Um dieses mit deutlich reduziertem Aufwand zu identifizieren und zu parametrieren, wird daraufhin eine Methode zur teilautomatisierten Zustandsmodellerstellung entwickelt, die es zusätzlich ermöglicht Expertenwissen zu integrieren. Das so parametrierte Betriebszustandsmodell kann dann bei der Energieverbrauchsoptimierung eingesetzt werden. Zum Abschluss wird eine Methode zur verbrauchsmodellbasierten Energieverbrauchsoptimierung hergeleitet. Der Optimierungsmethode liegen graphenbasierte Suchalgorithmen bei der Ermittlung der energieverbrauchsoptimalen Betriebszustandssequenzen während Produktionsunterbrechungen zu Grunde. Die Einsetzbarkeit der entwickelten Methoden wird an einer Demonstratormaschine vom Typ Digma HSC600 der Firma Exeron innerhalb eines Steuerungsframeworks validiert.Item Open Access Magneto-hydrodynamische Fokussierung : ein neues Verfahren für die Point of Care Diagnostik(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Reis, Christian; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems sind die häufigste Todesursache weltweit mit einem Anteil von 12,2 Prozent. Es wird geschätzt, dass 300.000 Menschen in Deutschland jährlich einen Myokardinfarkt erleiden. Mit über 50.000 Sterbefällen pro Jahr zählt der akute Myokardinfarkt (AMI) zur zweithäufigsten Todesursache in Deutschland. Die lebensbedrohliche Situation wird durch einen plötzlichen Verschluss der Koronararterien ausgelöst, sodass Muskelgewebe nicht mehr mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt wird. Wird das Gefäß nicht innerhalb weniger Stunden durch entsprechende therapeutische Maßnahmen wieder geöffnet, stirbt das Muskelgewebe ab. Der Tod kann durch die verringerte Pumpleistung mit Zusammenbruch des Herz-Kreislauf-Systems (kardiogener Schock) oder durch Herzrhythmusstörungen eintreten. Bei Verdacht auf einen Myokardinfarkt ist daher keine Zeit zu verlieren. In den letzten Jahrzehnten wurde die Versorgung der Patienten von der Detektion eines Myokardinfarkts am Ort des Geschehens (Point of Care) bis zu einer genauen Analyse des Infarkts im Krankenhaus stetig weiterentwickelt. Die Detektion biomedizinisch relevanter Marker im Blut nimmt dabei einen immer höheren Stellenwert ein. Der Goldstandard zur Diagnose ist die Bestimmung von kardialem Troponin T im Blut, welches schon bei geringen Schädigungen des Herzmuskels in das Blut abgegeben wird. Aufgrund der optischen Eigenschaften von Blut birgt die Detektion dieses Biomarkers zahlreiche Problematiken. Bislang sind daher am Point of Care nur qualitative Aussagen zu einem Myokardinfarkt möglich. Genauere Analysen können erst in größeren Versorgungszentren mit entsprechendem apparativen Aufwand durchgeführt werden. Aussagen zur Schwere des Infarkts am Point of Care könnten in Zukunft zu einer schnellen eingeleiteten Therapie und einer besseren Patientenversorgung führen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein neues Messkonzept auf Basis oszillierender magnetisierbarer Partikel zur quantitativen Detektion von kardialem Troponin T entwickelt und untersucht. Voraussetzung dafür ist eine Nachweismethode, bei der magnetisierbare Partikel ihre mechanischen Eigenschaften durch biologische Komplexbildungen mit nicht magnetisierbaren Partikeln bei Anwesenheit von Troponin T ändern. Die Arbeit beschäftigt sich als Schwerpunkt mit der theoretischen Auslegung des Nachweisverfahrens auf Basis einer Masseänderung und der Bestimmung des dadurch veränderten Oszillationsverhaltens der magnetisierbaren Partikel in Vollblut. Das Oszillationsverhalten lässt sich durch ein optisches Detektionssystem analysieren, wodurch auf die Menge des vorliegenden Troponin T geschlossen werden kann. Dies ist ein erster Schritt von qualitativen zu quantitativen Aussagen am Point of Care. Neben der theoretischen Auslegung des Systems werden erste Messungen von im Blut sichtbaren Partikeln auf Basis des neuen Systems durchgeführt und im Anschluss diskutiert.Item Open Access Verfahren zur automatisierten Handhabung von hochsensiblen Photovoltaik-Substraten aus Flüssigkeiten(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Giesen, Tim; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Bestrebungen in der Entwicklung und der Produktion zukünftiger kristalliner Photovoltaik-Zellen haben unter anderem den reduzierten Einsatz von hochreinem Silizium mittels neuer Produktionstechnologien im Fokus. Für die Herstellung von ultra-dünnen Siliziumsubstraten kann das thermomechanische Verhalten des Siliziums genutzt werden, um folienartige, stark gebogene Substrate mit Dicken zwischen 50 - 80 μm zu erzeugen. Diese müssen in anschließenden Prozessschritten gereinigt werden, um flache, nutzbare Substrate für Photovoltaikzellen zu gewinnen. Ziel dieser Arbeit ist es, für die Reinigung der sich transformierenden Substrate - von einem gebogenen in einen flachen Zustand während des Reinigungsschrittes - eine automatisierte Handhabung zu entwickeln und zu erproben. In der Folge werden die Randbedingungen für das Handhabungsverfahren analysiert, Anforderungen an das Verfahren abgeleitet und das Verfahren konzipiert. Unter der Berücksichtigung von unsteten Bedingungen durch die Prozessflüssigkeit wird das Handhabungsverfahren im aufgestellten Modell regelbar ausgelegt. Die Komplikationen des Handhabungsverfahrens werden erörtert und dabei die Wirkzusammenhänge zwischen Greifpunktpräzision und resultierender Positioniergenauigkeit für einen kontinuierlich stabilen Prozess deutlich. Mit dem Aufbau eines Demonstrators wird das konzipierte Verfahren umgesetzt und die einzelnen Verfahrensfunktionen experimentell untersucht und charakterisiert. Durch die Identifikation der signifikanten Parameter werden die Bedingungen für eine automatisierte Handhabung in Flüssigkeiten beschrieben. Für die Erprobung werden im Dauerversuch Handhabungsvorgänge bei unterschiedlichen Flüssigkeitszuständen bewertet. Die Erprobungsergebnisse zeigen die potentielle Anwendbarkeit des Verfahrens für die industrielle Nutzung. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Grundlagen für die Automatisierung eines Schlüsselprozesses geschaffen, der die zukünftige Produktion ultra-dünner Siliziumsubstrate und deren Handhabung aus Prozessflüssigkeiten heraus ermöglicht. Es wird ein hoher Erfüllungsgrad der an das Verfahren gestellten Anforderungen aufgezeigt. Synergien des automatisierten Handhabungsverfahrens lassen sich aus den eigens entwickelten Teilsystemen der Greifpunktbestimmung und der Handhabungsbewertung für die situative Prozesslenkung auf weitere, vergleichbare Anwendungsfälle übertragen.Item Open Access A method for the assembly of microelectronic packages using microwave curing(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Adamietz, Raphael; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Advanced electronic packaging continues to gain prevalence, driven by the continuous trend for miniaturization with concurrent functional integration. Processes in use today are typically efficient for mass production, but are not suitable for the purposes of low volume and prototype production. Adhesive bonding circumvents the elaborate tooling typical for mass production and provides a higher degree of flexibility. Disadvantages lie in long curing cycle times and high handling effort. To overcome these problems, a novel method for the assembly of electronic packages is proposed, one that improves the performance and efficiency of the assembly processes and reduces the handling effort between the separate process steps by integration of assembly and curing process equipment into a single machine. An analysis of the field of electronic packaging with particular respect to adhesive curing processes is performed. Then the relevant state-of-the-art is reviewed and the need of a novel method is identified. The conception and realization of a microwave curing system, based on an open-ended waveguide resonator are carried out. Different concepts for the control of the curing process are described. A machine integrating the curing system and the assembly process equipment is designed and prototypically realized. This is followed by extensive evaluation and testing of the novel method. In the course of the evaluation a representative flip-chip assembly is realized. In order to assess the influence on reliability, a series of temperature cycling tests is performed. Additionally, stress-measurement dies are packaged and the influence of the proposed method onto residual stresses is studied. The influence of the proposed method on throughput and assembly efficiency is investigated. The proposed method provides reduction of curing cycle times for three different adhesive materials and therewith an increase of the overall throughput. By reduction of handling effort, the overall process efficiency could be improved. Furthermore, by microwave curing with the proposed method, a higher reliability of the resulting electronic packages can be achieved. The experiments with the stress chips reveal lower residual stresses in the microwave-heated chips compared to convection heating.Item Open Access Abschätzung der Kollisionsfolgen von Robotern zur Bewertung des sicheren Einsatzes in der Mensch-Roboter-Kooperation(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Oberer-Treitz, Susanne; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer generischen, systematischen Methode zur Abschätzung der Kollisionsfolgen eines Roboters, mit der eine Bewertungsmetrik basierend auf dem Kollisionspotential des eingesetzten Roboters in der direkten physischen Mensch-Roboter-Kooperation (MRK) aufgestellt wird. Dem Bedarf an immer flexibleren Automatisierungssystemen, die auch Anforderungen an ergonomische Arbeitsmittel gerecht werden, stehen vermehrt Industrierobotersysteme zur Verfügung, die in direkter Nähe zum Menschen eingesetzt werden können. Dabei lässt sich für diese Robotersysteme ein neues Sicherheitsparadigma ableiten, das vorgibt, dass die Bewertung der Sicherheit der Robotersysteme nur durch ein quantifizierbares Kollisionspotential möglich ist, um ein Robotersystem damit in der MRK auf mögliche physische Kontakte mit einem Bediener auszulegen. Dazu wird in dieser Arbeit die Methode der Kollisionsfolgenabschätzung von Robotersystemen eingeführt und mit simulationsgestützten und experimentellen Werkzeugen zur Crash-Analyse durchgeführt. Das Belastungsspektrum von Kollisionen mit Robotern wird aufgezeigt und die dabei vorliegenden Kollisionsmechanismen werden charakterisiert. Dies erfolgt mit Hilfe experimenteller Kollisionsfolgenabschätzungen mit einem eigens dazu entwickelten Kollisionsprüfstand sowie durch Modellierung der Dynamik des Roboters und einem Stoßmodell zur Abschätzung der Kollisionsfolgen. Die entsprechenden Effekte der Robotercharakteristika in der Kollision werden identifiziert und auf ihren Beitrag zum Kollisionspotential hin analysiert. Daraus werden Belastungsgrößen definiert, die zur Bewertung des Kollisionspotentials eines Robotersystems herangezogen werden müssen und entsprechende Gestaltungsmaßnahmen werden abgeleitet. Eine Bewertungsmethode für die sichere MRK wird entwickelt, die basierend auf einem Verletzungsmodell mit Beziehungen von Kollisionskonfigurationen zu relevanten Toleranzgrenzen eine Sicherheitsmodellierung vornimmt, um Robotersysteme dynamisch und sicher auf potentielle Kollisionen in der MRK einzustellen.Item Open Access Reibadaptive Gleitführungen für Vorschubantriebssysteme(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Engel, Tobias; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)The precision of feed drive systems depends strongly on the frictional behaviour of the bearing elements. Friction has two effects onto the feed drive system, on the one hand it improves the damping and reduces vibrations and on the other hand it induces nonlinear effects that affect the motion quality in terms of precision and smoothness. In this thesis, an idea is investigated that uses the good damping properties of sliding bearings and improves their frictional behaviour using high frequency oscillations. The phenomenon that friction is reduced in the presence of high-frequency oscillations was observed in various experiments since the 1950’s and found its way into industrial applications such as ultrasonic deep drawing, drilling, grinding and cutting. However, the idea to use this effect to come up with new bearing elements has not been investigated yet. The goal of this thesis is to develop a systematic design for sliding bearings that allow high-frequency oscillations. The theory of friction in the presence of vibrations is used to investigate the influence of vibration and motion parameters such as longitudinal, transversal, angluar and higher harmonic vibrations onto the friction force. Chapter 4 introduces the basic setup of high-frequency sliding bearings containing a vibration module with actuator resonator and sliding elements. Basic design principles for the different components are developed in Chapter 5. The design of the resonator plays a key role in transmitting the vibrations from the actuator to the sliding elements. The design is based either on a two-mass model or as an waveguide depending on the dimension of the bearing. An demonstrator is developed in Chapter 6 using FEM to optimize the stiffness an vibration characteristics of the bearing. Chapter 7 presents the results of experimental investigations of the vibrational and frictional properties of the developed bearing elements. It is shown, that the sliding and static friction can be reduced significantly and that the frictional force can be controlled using the acutator voltage and frequency. Thus, it is possible to actively design the frictional behaviour of the bearing element, giving the possibility to linearize the friction and thereby changing the damping and linearity properties of the bearing. Using this effects, experiments are made that show that the friction control allows to minimize and even eleminate the appearing of stick-slip during movement.