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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Mon, 16 Oct 2017 23:06:00 +0200 in 0.0111 sec


Bäker, Malte
Verbesserung des Fließ- und Imprägniervorganges bei der Herstellung von großflächigen CFK Bauteilen mit dem Vakuuminfusionsverfahren. - 93 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Faserverstärkte Bauteile werden im Flugzeugbau schon seit mehreren Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt. Mit steigender Anzahl faserverstärkter Komponenten müssen daher Fertigungsverfahren entwickelt werden, die dieser sich ständig erhöhenden Nachfrage gerecht werden können. Die momentane Produktion bei Airbus erfolgt zu einem großen Teil durch Prepreg-Halbzeuge, die durch die Vorimprägnierung jedoch gekühlt gelagert werden müssen und auch bei der Aushärtung im Autoklaven hohe Kosten erzeugen. Eine Lösung ist daher die Produktion durch Vakuuminfusion. Hierbei werden Trockenfasern mit Hilfe einer Druckdifferenz zwischen Infusionsaufbau und Umwelt mit Harz getränkt. Um den Prozess robuster und damit störungsresistenter zu gestalten, wird die Vakuuminfusion weiterentwickelt. Diese Masterarbeit befasst sich mit der Tränkung von Trockenfasern über eine sogenannte integrierte Fließhilfe. Dabei handelt es sich um in die Werkzeugoberfläche eingebrachte Fließkanäle, die den Harztransport gewährleisten sollen. In praktischen Versuchen werden Fließgeschwindigkeiten verschiedener Faserhalbzeuge und Laminatdicken untersucht und auf weitere Versuchsaufbauten übertragen, die die Imprägnierung von Versteifungsprofilen verifizieren. Um den vom standardmäßig verwendeten Infusionsaufbau abweichenden Prozess beurteilen zu können, werden abschließend Schliffbilder angefertigt, um die Laminatqualität der hergestellten Bauteile zu überprüfen. Da das Verfahren auch für aerodynamische Außenflächen zum Einsatz kommen soll, wird in einem Lackierversuch der Aufwand beurteilt, der nötig ist, um die erzeugten Bauteiloberflächen vorzubereiten und anschließend zu lackieren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/73843986Xbaeke.txt
Döbling, Stephan
Untersuchung des Optimierungspotenzials der optischen Eigenschaften von Kunststoffteilen mit der Spritzprägetechnik. - 116 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit dem Optimierungspotential der Spritzprägetechnik von thermoplastischen Kunststoffen. Das Thema dieser Arbeit entstand im Fachgebiet Kunststofftechnik in Zusammenarbeit mit der Fa. Truck-Lite Europe GmbH aus Eisenach. Glasklare, dickwandige Kunststoffteile werden vermehrt in modernen LED Leuchten im Automobilesektor eingesetzt, was die Kernkompetenz von Truck-Lite Europe GmbH darstellt. In diesen Kunststoffteilen vereinigen sich viele Funktionen, welche die Bauteilgestalt immer komplexer werden lassen. Die Spritzprägetechnik soll als Erweiterung des herkömmlichen Spritzgießens den Herstellprozess sowie die Bauteileigenschaften solcher Bauteile verbessern. Dies erfolgt durch Einbringen eines externen Nachdrucks über eine zusätzliche Bewegung innerhalb oder außerhalb des Werkzeuges. Dazu wurden Veränderungen an einem konkreten Werkzeug durchgeführt, um ein aktives Spritzprägen fahren zu können. Mit diesem Werkzeug wurden Versuche im Technikum bei Arburg zum passiven und aktiven Spritzprägen gefahren. An der Technischen Universität Ilmenau im Fachgebiet Kunststofftechnik absolvierte man zusätzliche Versuche zur Informationsgewinnung. Anschließend wurden die durch unterschiedliche Parameter hergestellten Bauteile nach verschieden Kriterien (visuell, Gewicht, Lichtstärke, geometrisch) beurteilt und bewertet. Durch die Versuche zum Spritzprägen sowie dem Vergleich der Bauteileigenschaften konnten Erkenntnisse über das Bauteil und die Spritzprägetechnik gesammelt werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/737807520doebl.txt
Meyer, Torsten
Erstellung eines Extruderberechnungsmodells in Matlab und dessen Nutzung zur energetischen Schneckenoptimierung. - 92 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Bei der Kunststoffherstellung kommen Extruder zum Einsatz deren wesentliche Bestandteile ein Zylinder und eine darin befindliche, drehbare Schnecke sind. Für die Dimensionierung der Schnecke werden verschiedene Berechnungsmodelle verwendet, mit denen sich Kennwerte zur Beurteilung der Extruder-Eigenschaften bestimmen lassen. Das im Folgenden betrachtete Modell stellt eine Reihe von vereinfachenden Gleichungen zur Berechnung von Kennwerten, für die grundlegende Schneckengeometrie, zur Verfügung. Basierend auf diesen Gleichungen wurde ein Matlab-Programm erstellt, welches unter der Vorgabe von Eingangsparametern, die Kennwerte berechnet, anzeigt und teils grafisch darstellt. Desweiteren enthält das Programm auch eine Optimierungsfunktion für ausgewählte Parameter, welche im Anschluss an die Berechnung verwendet werden kann. Das Ziel der Optimierung ist die Bestimmung von günstigen Werten für die Optimierungsparameter, unter der Vorgabe eines minimalen Energiebedarfs. Die Ergebnisse der Optimierung lassen sich ebenfalls wertmäßig und graphisch darstellen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/737643838meyer.txt
Steffen, Maik Eno
Entwicklung und Simulation einer hochbelastbaren isolierenden Fassadenbefestigung zur Gebäudeenergieeffizienz. - 106 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung und Simulation eines wärmebrückenfreien Verbindungselementes für Anbauten an isolierten Gebäuden. Für die Neuentwicklung werden die einwirkenden Einflüsse auf das Befestigungselement erfasst und in einer Anforderungsliste festgehalten. Einwirkende mechanische Einwirkungen werden ermittelt und quantifiziert. Ebenso werden die auftretenden thermischen Randbedingungen erst qualitativ erfasst und in eine berechnungsfähige Form überführt. Auf der Grundlage dieser Anforderungen wird ein Lastmodell definiert, welches die für die Entwicklung notwendigen Randbedingungen enthält. Basierend auf dem Lastmodell werden durch systematisches Vorgehen unterschiedliche Varianten gebildet, welche die Anforderungen erfüllen. Die Varianten werden gegenübergestellt und mittels ausgewählten Kriterien bewertet. Die gewichtete Bewertung erlaubt die Auswahl der bestmöglichen Konzepte. Die Konzepte werden zunächst verfeinert und durch eine Finite-Elemente Analyse überprüft. Die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Verbindungselementes liegen hierbei im Fokus. Abschließend werden die Ergebnisse diskutiert und Empfehlungen zur Lösung gegeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/737230746steff.txt
Ritter, Tino
Mechanische und optische Analyse von Thermoplast-Schaumspritzgießteilen für den innovativen Leichtbau in Motorgeräten zur Forst- und Landschaftspflege. - 56 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Das Thermoplast-Schaumspritzgießen stellt eine Möglichkeit dar, das Gewicht von Spritzgußteilen durch das gezielte Einbringen von Gas im Bauteilkern zu verringern. Die Anwendung dieses Verfahrens ist neu für Geräte im Bereich der Forst- und Landschaftspflege. Ziel dieser Arbeit ist es die Eignung dieses Verfahrens in der Firma STIHL zu überprüfen. Dazu wurden anhand von geschäumten Kettenraddeckeln mechanische Untersuchungen wie Biege- und Zugversuch durchgeführt. Weiterhin wurde nach Verfahren gesucht, welche eine Prüfung der Oberflächenqualität mit den zur Verfügung stehenden Messgeräten zulassen. Es sollte das Zusammenwirken von Werkstoff, Prozessführung und resultierenden Bauteileigenschaften erfasst werden. Als geeignete Verfahren zur serienbegleitenden Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit kommen das Tastschnittverfahren sowie die Auswertung des Grauanteils bei schwarzen Bauteilen unter dem Lichtmikroskop in Frage. Für die optische Auswertung grauer Bauteile wird die Verwendung eines Kontrastmittels empfohlen. Die erzielten Gewichtsreduktionen sind mit maximal 10 % vergleichsweise gering, was dazu führt, dass die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften ebenfalls gering sind. Es konnten durch die Variation einiger Prozessparameter sowohl fein- als auch grobporige Schaumkerne hergestellt werden. Als Ansatzpunkt für weitere Analysen kann die Untersuchung von Thermoplast-Schaumspritzgussteilen unter Verwendung variothermer Werkzeugtemperierung gesehen werden.


Buffi, Sascha
Möglichkeiten der Einflussnahme der Formteilqualität im Spritzgießprozess durch eine Einspritz- und Nachdruckregelung. - 91 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Steigende Qualitätsanforderungen und ein wachsendes Bewusstsein für eine nachhaltige Produktion erfordern innovative, energieeffiziente Technologien im Bereich der Kunststoffverarbeitung. Bisherige Ansätze im Spritzgießprozess beziehen sich auf die Regelung von Prozessparametern, womit allerdings keine konstante Formteilqualität bei Chargenschwankungen gewährleistet ist. Die vorliegende Arbeit behandelt die Thematik intelligenter Regelungssysteme im Spritzgießprozess, mit denen es möglich ist mit Hilfe mathematischer Operationen konkrete Kennzahlen aus kontinuierlichen Kurvenverläufen gängiger Prozessgrößen zu generieren und damit eine direkte Prozessregelung zu ermöglichen. Aus den Vorversuchen stellten sich als Haupteinflussgrößen auf Qualitätsmerkmale die Nachdruckhöhe und die Nachdruckzeit heraus, weshalb diese in darauffolgenden Versuchen vertiefend untersucht werden. Aus den Ergebnissen der Hauptversuche erfolgt eine Bewertung der ermittelten Kennzahlen hinsichtlich ihrer Eignung eine Materialänderung anzuzeigen. Durch die Aufstellung von Regressionsgleichungen für ausgewählte Kennzahlen können erste Aussagen über die Eignung zur Überwachung eines Spritzgießprozesses getroffen werden. Weiterhin wurden Regelungskonzepte vorgeschlagen, die in einem Spritzgießprozess Änderungen der Verarbeitungsbedingungen erkennen und über Regressionsmodelle diese durch eine Anpassung der Maschinenparameter kompensieren. Aus den gewonnen Erkenntnissen wurde die grundsätzliche Eignung eines Prozessregelungssystems mittels Kennzahlen bestätigt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/735765758buffi.txt
Fritz, Mathias
Selektive Vorderseitenmetallisierung von Silizium-Solarzellen. - 118 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Die am häufigsten eingesetzte Technologie zur Frontkontaktierung von Siliziumsolarzellen erfolgt mit dem Druck von Silberpaste mit anschließender Feuerung zur Ausbildung des Metall-Halbleiterkontaktes. Ziel ist der Ersatz des Silbers durch eine Kupferbeschichtung. Hierfür ist jedoch eine dünne Diffusionsbarriere aus Nickel erforderlich. Die Strukturierung der Frontkontakte (Finger und Busbars) erfolgte über einen Laserprozess durch die Entfernung der Antireflexionsschicht (SiNx). In den gelaserten Bereichen wurde die Nickelschicht lichtunterstützt unter optimierten hydrodynamischen Bedingungen abgeschieden. Dabei erfolgte die Variation der Beleuchtungsstärke, der Vorbehandlung und der Abscheidungsparameter. Spezielles Augenmerk lag auf der Nickelkeimbildung und der benötigten Schichtdicke zur vollständigen Bedeckung des gelaserten Bereichs. Weiterhin erfolgten Analysen zur Qualifizierung des Laserprozesses durch GDOES-, XPS- und AES-Messungen. Zusätzlich wurden Impedanzmessungen zur Analyse des Widerstandsverhaltens in Abhängigkeit der Beleuchtungsstärke an Siliziumsolarzellen durchgeführt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/735322805fritz.txt
Eckerlein, Jannick
Grundlagenversuche zum Temperatur- und Druckeinfluss bei der Herstellung von endlosglasfaserverstärkten PA6-Thermoplast-Halbzeugen im Heißpress-Verfahren. - 100 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013

Energieeinsparung durch Massereduzierung ist nicht nur im Automobilbau ein häufig verfolgter Ansatz. Eine Werkstoffgruppe mit hohem Leichtbau- und Großserienpotential sind Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) auf thermoplastischer Basis. Oftmals aufwändige und zeitintensive Vorversuche limitieren aber den vermehrten Einsatz dieser Materialgruppe. Diese Grundlagen sind jedoch nötig, um das ideale, materialspezifische Parameterprofil - vornehmlich bestehend aus Prozessdruck und -temperatur sowie Gesamtpresszeit - festzulegen. Die vorliegende Arbeit setzt sich zunächst mit den theoretischen Grundlagen und Arten der Herstellung von endlosglasfaserverstärkten Thermoplast-Halbzeugen auseinander, wobei die Laminatqualität in großem Maße von den Prozessen der Imprägnierung und Konsolidierung beeinflusst wird. Die Parameter der Vorversuche auf einer statischen Laborpresse (STAT) werden transferiert und auf einer industrienahen Intervall-Heißpresse (IVHP) nachgefahren. Die entstehenden Organobleche werden einer analytischen und mechanischen Prüfung unterzogen. Dabei erweisen sich vor allem die statische 3-Punkt-Biegeprüfung und die Ermittlung der Verbunddichte nach der Eintauchmethode als besonders geeignet. Zur Aufklärung des Imprägnierungsfortschritts werden Mikroskopieaufnahmen der FKV-Platten qualitativ ausgewertet und verglichen. Die Auswertung der Analysemethoden belegt, dass das Temperatur-Druck-Profil der IVHP zu komplex ist, um einen konform deckungsgleichen Übertrag von der STAT zu realisieren. Dennoch ist eine eindeutige Abhängigkeit der Laminatqualität von den definierten Prozessparametern nachweisbar. Eine Erhöhung einer der Parameter Druck, Temperatur und Zeit bewirkt, sowohl bei der statischen als auch bei der semi-kontinuierlichen Fertigung, einen Anstieg der untersuchten Werkstoffkennwerte, welche den Imprägnierungsfortschritt abbilden. Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit dienen als Grundlage für tiefergehende Untersuchungen an den Einrichtungen der "Neue Materialien Fürth GmbH".


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/735320101ecker.txt
Peter, Patrick
Umsetzung, Systeminbetriebnahme und Versuche für die Integration eines intelligenten Schmelze-Speichermoduls zwischen Spritzgießmaschine und Doppelschneckenextruder zur schonenden Verarbeitung von Biokunststoffen. - 104 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Um den stetig steigenden Anforderungen an Kunststoffe gerecht zu werden und den Einsatz der Biokunststoffe weiter zu fördern, müssen diese den konventionellen Kunststoffe hinsichtlich der Eigenschaftsprofile immer weiter angepasst werden. Hier gilt es vorrangig, den Verarbeitungsprozess der Biokunststoffe zu optimieren. Entsprechend befasst sich die vorliegende Arbeit mit der Umsetzung eines innovativen Inline-Compoundier-Systems zur schonenden Verarbeitung von Biokunststoffen sowie der Planung von Versuchsreihen zur Optimierung der mechanischen, rheologischen und thermischen Bauteileigenschaften durch Parametervariation im Spritzgießzyklus. Vorbereitend zur Umsetzung wird ein Überblick über die verwendeten Biokunststoffe und speziell deren Verarbeitung sowie der derzeitigen Maschinentechnik und den beim Spritzgießen ablaufenden Zyklus gegeben. Nach der Analyse des 3D-CAD-Modells wird die Optimierung und Vorgehensweise hin zu dessen Realisierung beschrieben. Darüber hinaus werden bisher nicht betrachtete Umbaumaßnahmen an der Spritzgießmaschine behandelt und zur Funktionsfähigkeit benötigte steuerungstechnische Programmierungsänderungen herausgearbeitet. Hinzu kommt eine Analyse zu den Verarbeitungsparametern, um Aussagen über die Bauteileigenschaften in Bezug auf die Parametervariation zu treffen. Speziell erfolgt eine Beurteilung in Bezug auf die Auswirkung der Variation auf die Verweilzeit und die Schergeschwindigkeit. Aus den im Bearbeitungszeitraum gewonnenen Erkenntnissen können anhand des realisierten Umbaus weiterführende Änderungsmaßnahmen am System aufgezeigt und Lösungsvarianten zur Inbetriebnahme der Maschinen erarbeitet werden. Abschließend werden die benötigten Laborversuche zur zeitnahen Ermittlung und Validierung der Eigenschaftsverbesserung durch das innovative System dargelegt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/735317194peter.txt
Gürtner, Michael
Entwicklung eines Leichtbau-Unterfahrschutzes für einen Geländewagen. - 166 S.
Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2013

Für einen Großteil der Automobilbranche ist die Erschließung und Etablierung in neuen Märkten eine Grundvoraussetzung für weiteres Wachstum. Unterstützt wird dies durch die steigende Globalisierung. Damit ergeben sich jedoch zunehmend neue Herausforderungen in Form umfangreicherer Produktvielfalten, neuen Fahrzeuganforderungen und unterschiedlichen Gesetzeslagen. Um den jeweiligen Artikel auf dem internationalen Markt attraktiv zu gestalten, müssen sowohl die technischen wie auch die wirtschaftlichen Aspekte betrachtet werden. Dazu zählt ebenfalls die Entwicklung neuer Bauteilkomponenten im Kraftfahrzeug. Diese werden jeweils für sich, im Verbund und in der Gesamtheit bewertet. In diesem Zusammenhang müssen ebenfalls als wichtige Randbedingung die Bedürfnisse möglicher Kunden berücksichtigt werden. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird ein Beitrag zur Entwicklung eines Unterfahrschutzes im Bereich des Vorderwagens eines SUV-Fahrzeugs geleistet. Zum Einsatz kommt dabei die Finite-Element-Methode (FEM). Angestrebt wird ein leichtes kostengünstiges und wirksames Konzept, welches alle Anforderungen und Auslegungskriterien erfüllen kann. Diese sind für die jeweils unterschiedlichen Fahrzeugausprägungen zu entwickeln. Dabei wird unter anderem eine geeignete Werkstoffauswahl getroffen. Hauptaufgabe dabei ist mithilfe des Solvers OptiStruct eine ganzheitliche Optimierung des Geländeunterfahrschutzes durchzuführen. Diese beinhaltet neben der Analyse des aktuellen Konstruktionsstands sowohl die Topology- wie auch die Topographyuntersuchung. Zur ganzheitlichen Betrachtungsweise werden die zuvor angenommenen Lastannahmen aus der Simulation mit einem realen Fahrzeugversuch überprüft und gegenübergestellt werden. Dazu wird die Versuchsplanung, -durchführung und die Inbetriebnahme der Erprobungsstrecke übernommen. Das Ziel dieser Arbeit ist ein Unterfahrschutzkonzept, welches alle Auslegungskriterien mit den dazugehörigen Randbedingungen erfüllt. Durch die Optimierung werden technische sowie wirtschaftliche Gesichtspunkte in ein sinnvolles Verhältnis zueinander gebracht. Damit wird der Reifegrad des Produkts und somit auch des Gesamtfahrzeugs wesentlich gesteigert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/734977948guert.txt