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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

Anzahl der Treffer: 442
Erstellt: Mon, 16 Oct 2017 23:06:00 +0200 in 0.0133 sec


Haase, Sarah
Ultraschalluntersuchungen zur Bestimmung von Materialparametern in verschiedenen Werkstoffgruppen. - Ilmenau. - 127 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die Werkstoffprüfung mit Ultraschall stellt einen wichtigen Bestandteil der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung dar. Durch dieses Verfahren kann eine Vielzahl von Werkstoffen untersucht werden. Die Anwendungsgebiete liegen hauptsächlich in der Fehlerlagenbestimmung, der Wandstärkenmessung und der Ermittlung von elastischen Materialkennwerten, wie der Elastizitätsmodul und der Poissonsche Konstante. Es besteht die Möglichkeit Bauteile jeder Größe und Geometrie zu vermessen. Die vorliegende Arbeit richtet das Hauptaugenmerk auf die Bestimmung von elastischen Materialkennwerten, den Elastizitätsmodul und die Poissonsche Konstante, von zwei verschiedenen Werkstoffgruppen. Bei den untersuchten Materialien handelt es sich um Silizium, Kieselglas und Fensterglas. Für die Bestimmung der Materialkennwerte ist es notwendig die Schallgeschwindigkeit der Transversalwellen und der Longitudinalwellen zu messen, da zwischen diesen eine Abhängigkeit besteht. Es wird außerdem die Schallschwächung gemessen. Gläser weisen isotrope Materialeigenschaften auf. Dies wird durch die Untersuchung der Kieselglasproben gezeigt. Des Weiteren ergibt die Untersuchung von mit Titan dotiertem Kieselglas im Vergleich zu reinem Kieselglas, sowie die Untersuchung von eingefärbten Fensterglasproben, dass die Zusätze einen Einfluss auf die elastischen Eigenschaften nehmen. Die Ultraschallmessungen sind von der Dichte abhängig, folglich auch die Materialparameter, weswegen die Zusätze diese beeinflussen werden. Außerdem wird eine Inhomogenitätsuntersuchung von Fensterglasplatten vorgenommen, welche ergibt, dass sich keine Inhomogenitäten zeigen, begründet durch die relativ großen Schwankungen der Messwerte. Silizium ist ein anisotropes Material. Für die Untersuchung der anisotropen Materialeigenschaften werden Siliziumeinkristalle mit verschiedenen Orientierungen herangezogen. Auch hier werden, zur Berechnung des Elastizitätsmodul, die Schallgeschwindigkeiten benötigt. Für die Transversalwellengeschwindigkeitsmessung ergibt sich dabei eine Winkelabhängigkeit. Letztendlich werden für Silizium, da es sich um ein kubisches Kristallsystem handelt, nur drei Schallgeschwindigkeitsmessungen benötigt, um für jede beliebige Kristallrichtung einen Elastizitätsmodul zu bestimmen. Es wird wieder bestätigt, dass die Dichte, in dem Fall die Netzebenendichte, die Ultraschallmessung und im Besonderen die Schallschwächung beeinflusst. Die gemessenen und berechneten Werte finden sich in guter Übereinstimmung mit der Literatur.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/1000066835haase.txt
Munante Palacin, Paulo
Characterization of carbon based nanostructures for the detection of tuberculosis. - Ilmenau. - 103 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Tuberkulose ist weltweit eine führende tödlichen Krankheiten mit mehr als 9 Millionen Neuinfektionen pro Jahr. Aktuelle diagnostische Methoden weisen mehrere Nachteile auf. Eine der vielversprechendsten Alternativen, um dies zu überwinden, ist die Entwicklung von nanostrukturierten Diagnosesystemen, die in der Lage werden, Moleküle zu erkennen, die mit bestimmten Krankheiten assoziiert sind. Seit seiner Entdeckung ist Graph eine vielversprechende Möglichkeit für die Entwicklung dieser Sensorelemente aufgrund seiner hervorragenden elektronischen Eigenschaften. In dieser Arbeit wurde ein Graphen-basierter Feldeffekttransistor (FET) für die Tuberkulose-DNA-Detektion entwickelt, um die Grundlage für ein diagnostisches Verfahren zu schaffen, das die gegenwärtigen Einschränkungen überwindet. Die Sensorelemente aus Graphenmonoschichten wurden in den Stufen: Glühen des Substrats, dem Zugeben des Linkers und der Funktionalisierung unter Zugabe einer Probe-DNA zur TB-Detektion hergestellt. Zusätzlich wurden zwei Sensorelemente hergestellt: Ein System mit der Zugabe einer komplementären DNA Sequenz ("DNA Target") und die andere mit einer nicht übereinstimmenden DNA-Sequenz ("Non-complementary DNA"). Das Graphen und der Transistor wurden in jeder Stufe des Herstellungsprozesses strukturell, chemisch und morphologisch mittels Raman-Spektroskopie, energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDS), Optische Mikroskopie, Laserscanning-Mikroskopie (LSM), Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten eine geeignete Funktionalisierung der Graphen-Oberfläche mit dem Linker, die Immobilisierung der Sonden - Tuberkulose - DNA und die Hybridisierung mit dem entsprechenden ("DNA Target"), nachgewiesen durch Beobachtung unterschiedlicher homogener Morphologien und eine entsprechende Erhöhung der Rauhigkeit in jedem Stadium des Herstellungsprozesses sowie durch die Anwesenheit von charakteristischen Peaks der stickstoffhaltigen Basen in der energiedispersiven Röntgenspektroskopie und durch die Variation von Graphen-Absorptionsbänder im Raman-Spektrum. Im Gegensatz dazu zeigte, das Sensorelement mit der "nicht-komplementaren DNA" eine Agglomeration der Moleküle und die Segregation von Salzen auf einer heterogenen Oberfläche. Die Ergebnisse der Charakterisierung stimmen mit den zuvor durchgeführten elektronischen Merkmalen überein. Diese Untersuchung bildet die Grundlage für die Entwicklung eines Tuberkulose-Nachweissystems auf der Basis der Nanotechnologie für den klinischen Einsatz.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898980682munan.txt
Alwan, Lina
Korrosionsphänomene in der Automobilelektronik. - Ilmenau. - 87 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

In der Arbeit handelt sich um die Korrosionsphänomene in der Automobilelektronik unter Halogen Atmosphäre ausschließlich Jod Umgebung. In der Elektronik und Elektromobil Industrie sind Jodhaltige Verbindungen weit als Hitzestabilisatoren eingesetzt, z.B. Kunststoffe (Polyamid-6- und -66-) die als Gehäusematerialien eingesetzt wurde. Obwohl die Konzentration des Halogenstoffes im Kunststoff sehr niedrig ist, führt sie manchmal zum Anfang der Korrosion oder zum Korrosionsbeschleunigung der elektronischen Bauelemente. Damit hat die Arbeit fokussiert, dass die üblichen und versprechenden Materialien (die in der Elektronik Industrie eingesetzt wurden) unter Einfluss Jodhaltige Polyamid-Granulate und Diiodmethan-Lösung als Korrosionbeschleuniger untersucht wurden. Die angewendeten Prüflinge sind: Kupferblech, Silberband, Silber-Dünndraht, Kupfer-Aluminium-Dickdraht, Aluminium-Dickdraht, Des Weiteren sind die Multylayer Bauelemente z.B. MR-QFN-Package, und Drucksensor.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898654483alwan.txt
Klauer, Christian
Herstellung und Charakterisierung von feuerfesten, offenporigen Kieselglasgefügen. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erzeugung und Untersuchung offenporiger Sintergefüge aus Kieselglas, welche über einen Schlickerguss aus wiederverwendeten Scherben eines internen Materialkreislaufes hergestellt werden können. Es besteht die Möglichkeit dies mit einer Sol-Gel Synthese zu ergänzen. Dabei unterteilt sich die Aufgabenstellung in die zwei Themengebiete feuerfeste Werkstoffe und Filtermaterialien. Es wurde eine Vielzahl an Zusammensetzungsmöglichkeiten getestet, um die nach Aussehen und Stabilität vielversprechendsten Materialien den anschließenden Untersuchungen zu unterziehen. Im Bereich der Feuerfestmaterialien wurden zwei und bei den Filterwerkstoffen sieben Zusammensetzungen charakterisiert. Die beiden feuerfesten Materialien wurden auf ihre mechanischen und thermischen Eigenschaften mittels Kalt- und Heißbiegefestigkeit sowie Temperaturwechselbeständigkeit untersucht. Weiterhin fand eine Analyse der Ausgangsstoffe, der Porosität, des Gefügeaufbaus, der Kristallisation und der chemischen Zusammensetzung statt. Die Filtermaterialien wurden im Nachgang der Herstellung mit einer im Rahmen dieser Arbeit umgesetzten Durchströmungsmessapparatur auf die Permeabilität und die vorherrschende Porositätsklasse untersucht. Es sollte dadurch eine etwaige Abhängigkeit der Herstellungsparameter auf die Porosität nachgewiesen werden. Die Ergebnisse konnten eine erste umfangreiche Charakterisierung der neuen Materialien liefern, um im Weiteren einen Vergleich zu bestehenden kommerziellen Produkten darzustellen. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Kieselglasgefüge im Zuge der Herstellung und bei längerer Beanspruchung auf maximaler Arbeitstemperatur von 1100˚C nicht kristallisieren. Eine Grundlage dafür stellt die chemische Reinheit von circa 99,7% SiO2 dar. Im Bereich der mechanischen Kennwerte zeigten die feuerfesten Materialien teilweise höhere Biegefestigkeiten und Elastizitätsmodule als handelsübliche Werkstoffe wie Silicastein und Schamotte. Durch Computertomographie, Rasterelektronenmikroskopie und Quecksilberporosimetrie gelang eine genaue Betrachtung der Porosität und des Gefüges, wodurch Einflüsse der Herstellung und Verbesserungsansätze gewonnen und interpretiert werden konnten. Für die Filtermaterialien konnten die Messungen der Durchströmbarkeit und des Bubble-Point-Tests keine eindeutigen Aussagen bezüglich der Herstellungsparameter und der sich einstellenden Porosität und Durchströmung zulassen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898455596klaue.txt
Böhm, Sascha
Entwicklung und Umsetzung von Fahrzeug-Interieur-Komponenten mit dezentralisierter Klimatisierungsfunktion. - Ilmenau. - 85 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die zukünftigen Entwicklungen in der Automobilbranche zielen auf Elektromobilität und autonomes Fahren ab. Diese Fahrzeuge bringen neue Herausforderungen mit sich. Besonders im Bereich der Klimatisierung sind neue und effektive Konzepte zu entwickeln. Der allgemeine Trend der Branche deute auf personalisierte und somit auf dezentralisierte Klimatisierung des Innenraumes hin. Diese Systeme sind energiesparend was besonders im Hinblick auf die Elektromobilität, sehr reizvoll ist. Weiterhin wird durch solche Maßnahmen der Komfort des Verbrauchers gesteigert. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Umsetzung von Fahrzeug-Interieur-Komponenten mit dezentralisierter Klimatisierungsfunktion. Die Auslegung, prototypenhafte Umsetzung und Bewertung der Klimatisierungs-Funktionalität ist durchzuführen. Es ist eine dezentrale Heizung/Kühlung in der B-Säule und ein beheizbarer Handschuhfachdeckel zu entwickeln. Im Anschluss werden verschiedene Zielgrößen durch Tests überprüft. Dies ermöglicht eine Aussage über die Leistungsfähigkeit der Prototypen. Der Vergleich mit bestehenden Systemen ist zu ziehen. Ein Ausblick auf weitere Anwendungsmöglichkeiten und Funktionalität der Klimatisierungsfunktion wurde angefertigt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898453666boehm.txt
Li, Hao
Förderwirksame Schneckenelemente mit verbesserter Konvektion : Simulation und Experiment. - Ilmenau. - 77 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Im Einschneckenextruder finden Schneckenelemente zur Förderung und Homogenisierung der Kunststoffschmelze häufig Anwendung. Ziel dieser Arbeit ist die numerische Auslegung eines förderwirksamen Schneckenelementes zur besseren Abkühlung und Homogenisierung der Schmelze. Im Fokus der Arbeiten steht dabei zunächst die qualitative Untersuchung der vorliegenden Schneckenelemente. Nach der Analysephase werden die zu untersuchenden Schneckenelementgeometrien und Betriebsparameter definiert. Mithilfe des Programmes ANSYS-Polyflow wird der Druck- und Temperaturverlauf bei verschiedenen Schneckenelementen berechnet. Die Simulationsergebnisse dieser Schneckenelemente werden analysiert und nach den Zielgrößen und der Priorität geordnet. Die Auslegung eines kombinierten Schneckenelementes wird auf Basis der zusammengefassten Analyseergebnisse durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Schmelze kann mittels dieses Schneckenelementes gut gefördert, abgekühlt und homogenisiert werden kann.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898415608li.txt
Mai, Sebastian
Interfacial properties of Lithium-Sulfur battery anodes in presence of additives. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Der Einfluss von Additiven und Salzkonzentration auf das solid electrolyte interface (SEI) der Lithium Metall Anode wurde untersucht. Die Charakterisierung wurde mittels galvanostatischer Zyklierung (GSC), symmetrischer elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und Röntgen-Photoelektronen Spektroskopie (XPS) durchgeführt. Erhaltene Ergebnisse der galvanostatischen Zyklierung, SEI Zusammensetzung und elektrochemische Parameter wurden erfolgreich kombiniert um chemische Änderungen in der Zusammensetzung der SEI zu korrelieren. Es wurde gezeigt, dass die Verteilung von SEI Schichtkomponenten und LiS Zell Leistungsdaten abhängig sind von LiTFSI Konzentration, der Anwesenheit von Lithium Nitrat (LiNO$_3$), Butyl-methyl-pyrrolidinium Trifluorosulforylimid ([BMP][TFSI]) und Lithium Polysulfiden. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Kombination von LiNO$_3$, Polysulfiden und höherer Salzkonzentration die Coulombische Effizienz, zusätzlich zur Zyklen-Lebensdauer signifikant erhöhen kann. Die entwickelte Methode kann als systematischer Ansatz zur Evaluierung von LiS Zellkomponenten und Zyklen-Leistung eingesetzt werden um eine effiziente Iteration von LiS Zellchemie zu ermöglichen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/898111420mai.txt
Peter, Willy
Tribologische Analyse von Ventiltriebskomponenten. - Ilmenau. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Diese Masterarbeit befasst sich mit dem Verschleiß einer Rastkontur mit Kugel-Feder-Mechanismus unter hohen Hertzschen Pressungen als Bestandteil von verschiebbaren Nockenstücken für Zylinderabschaltungen. Es wurden verschiedene Werkstoffe für Rastkontur und Kugel mit Hinblick auf Verschleiß und Reibwert auf einem speziellen Tribometer geprüft, welches praxisnahe Anzahlen von Schaltzyklen innerhalb einiger Stunden realisiert. Neben Werkstoffen wurden auch Beschichtungen sowie Beölungszustände getestet. Ziel war es, die Verschleißmechanismen dieses Kontaktes zu identifizieren sowie eventuelles Optimierungspotenzial aufzuzeigen. Als Rastzahn-Material wurden 100Cr6, 42CrMoS4 sowie nitrierte 42CrMoS4 und 51CrV4 verwendet. Kugelmaterialien waren 100Cr6, Si3N4 und DLC-beschichteter 100Cr6. Ferner wurden zwei verschiedene Festschmierstoff-Varianten geprüft. Es hat sich gezeigt, dass die Ölmenge maßgeblich für die Art des vorherrschenden Verschleißmechanismus verantwortlich ist. Bei Ölbad-Schmierung dominiert Oberflächenzerrüttung bei geringem Verschleiß. Wird die Ölmenge reduziert, nehmen Abrasion und Adhäsion zu. Verschleiß und Reibwert steigen folglich an. Siliziumnitrid-Kugeln zeigen bei Mangelschmierung tendenziell verhältnismäßig hohen Verschleiß bei vergleichsweise geringen Reibwerten auf. Die Verschleißraten bei Versuchsende sind dabei stets sehr gering. DLC-beschichtete Kugeln haben trotz Mangelschmierung durchgängig sehr geringen Verschleiß bei minimalen Reibwerten und sind mit Schmierungsbedingungen im Ölbad vergleichbar. Nitrierte Nockenstücke erzielten dagegen sehr hohe Verschleißwerte. Die Verbindungsschicht hält der Belastung nicht Stand. Bei Versuchen mit Festschmierstoffen konnte eine leichte Verschleißreduzierung nachgewiesen werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/897127668peter.txt
Eggert, Lara
Photoelektrochemische Charakterisierung von MOCVD präparierten p-GaP für die photoelektrische Wasserspaltung. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Eine wichtige Quelle der Energieproduktion sind in Deutschland die Regenerativen Energien. Eine Möglichkeit die produzierte Energie zu nutzen, ist die Umwandlung zu Wasserstoff. Wasserstoff ist ein Energieträger, der sich einfach speichern und transportieren lässt. Durch die Kombination von Wasserstoff mit Sauerstoff in einer Brennstoffzelle können Elektrizität, Wärme und Wasser produziert werden. Derzeit wird Wasserstoff hauptsächlich über klassische Methoden wie Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen (fossile Brennstoffe) oder Wasserelektrolyse und Thermolyse produziert. Neue technische Verfahrensweisen zur Wasserstoffproduktion kombinieren die direkte Sonnenenergie und Wasserelektrolyse in einer einzelnen Photoelektrode, auch bekannt als photoelektrochemische Wasserspaltung. Diese neue Methode ist sehr interessant und beinhaltet viele technische Herausforderungen. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen an p-dotiertem Galliumphosphid (GaP) durchgeführt, um dies photoelektrochemisch zu charakterisieren und die Eigenschaften des Materials zu analysieren. Einige Proben wurden mit einer phosphorreichen Oberfläche präpariert (GaP(100)P), die anderen wiesen eine oxidierte Oberflächenrekonstruktion auf (GaP(100) und GaP(111)). Über zwei wichtige elektrochemische Messmethoden, Linear Sweep Voltammetry (LSV) und Chronoamperometry (CA), wurden die photoelektrochemischen Charakterisierungen des GaP durchgeführt. Die Ergebnisse von GaP(100), GaP(111) und GaP(100)P sind sehr unterschiedlich. Zum Anfang zeigt die GaP(111)-Probe die höchsten Stromdichten, verglichen zu den anderen beiden Proben auf, aber nach einer vierstündigen CA sinkt die Stromdichte und ist relativ ähnlich zu den GaP(100)-Proben. Hingegen weist die GaP(100)-Probe eine höhere Stabilität und die GaP(100)P zeigen die schlechtesten Ergebnisse in Bezug auf Leistung und Stabilität zu den beiden anderen Proben auf. Für die Charakterisierung der Oberflächenmorphologie von GaP wurden Untersuchungen mit Rasterkraftmikroskopie (AFM), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Lichtmikroskopie durchgeführt. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen auf eine starke Abhängigkeit von der Art der Oberflächenpräparation, der Rekonstruktion in den verschiedenen Kristallorientierungen und den damit einhergehenden Oberflächenzuständen schließen. Für zukünftige Untersuchungen sollte die Stabilität von GaP optimiert werden. Dies beinhaltet eine Festlegung der Oxidschichtdicke sowie der Phosphorschicht an der Halbleiteroberfläche. Des Weiteren ist es wichtig, unterschiedliche Materialschichten für eine Tandemzelle zu untersuchen, um die photoabsorptions Effizienz zu steigern und somit auch die Effizienz Wasser zu spalten.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/895575485egger.txt
Almenara, Carlos
Anysotropy and humidity effect on tensile properties and electrical volume resistivity of fused deposition modeled acrylonitrile butadiene styrene composites. - Ilmenau. - 106 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Anisotropie und Feuchtigkeit auf die Zugeigenschaften und den elektrischen Volumenwiderstand von ABS/CNT und ABS/mCF, hergestellt durch FDM-3D-Druck, untersucht. Um den Einfluss der Anisotropie zu untersuchen, wurden drei unterschiedliche Schichtdruckorientierungen (0 ˚, 45 ˚ und 45 ˚ / -45 ˚) in einer Schichthöhe von 0,2 mm verglichen. Es wurde festgestellt, dass der Einfluss der Anisotropie auf das ABS/mCF-Zugverhalten aufgrund der Beziehung zwischen der Leistung/dem Widerstand und der Ausrichtung der Bewehrung wichtig ist. Auf der anderen Seite wurde kein signifikanter Einfluss auf die ABS/CNT gefunden. Bei dem elektrischen Volumenwiderstand wurde keine signifikante Variation bei ABS/CNT durch die Anisotropie der Schichten gefunden. ABS/mCF konnte wegen des hohen Widerstandes des Verbundwerkstoffes nicht getestet werden. Um den Einfluss von Feuchtigkeit zu untersuchen, wurden zwei Bedingungen auf den Filamenten der Materialien in der Studie verglichen: trocken und Feuchtigkeit ausgesetzt. Es wurde festgestellt, dass der Einfluss der Feuchtigkeit auf ABS/mCF-Zugverhalten ebenfalls bemerkenswert ist, da die von den Filamenten absorbierte Feuchtigkeit durch Dampfblasenexplosionen während des 3D-Druckens entfernt wird, wodurch die Haftung zwischen den Fasern und der Matrix verarmt. Auf der anderen Seite wurde erneut kein signifikanter Einfluss auf ABS/CNT gefunden. Der elektrische Volumenwiderstand wird stärker durch Feuchtigkeit beeinflusst, was auf die dank der zuvor erwähnten Dampfexplosionen weniger einheitliche Struktur der Proben zurückzuführen ist, die mit der Feuchtigkeit ausgesetzten Filamenten gedruckt wurden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/895397676almen.txt