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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Sun, 22 Oct 2017 06:58:52 +0200 in 0.0117 sec


Heinisch, Daniel
Identifikation von Energieeinsparpotenzialen in der Kunststoffproduktion. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die energieintensive Kunststoffindustrie sieht sich mit den steigenden Energiekosten konfrontiert. Das führt vermehrt zu Energieeffizienzbetrachtungen der Kunststoffmaschinen. Diese sollen im Rahmen dieser Arbeit untersucht werden. Betrachtet werden die drei Verfahren Extruion, Extrusionsblasformen und Spritzguss. In der vorliegenden Arbeit wird deshalb eine Methode entwickelt, um Energieeinsparpotenziale zu identifizieren. Diese Vorgehensweise soll am laufenden Prozess anwendbar sein. Darum sind nur minimalinvasive Messungen möglich, um den Produktionsablauf nicht zu stören. Mit der entwickelten Methode können in neun Schritten Energieeinsparpotenziale identifiziert werden. Durch Zusammenstellung vorhandener Kennzahlen zum Energieverbrauch sind Einschätzungen bezüglich der Energieeffizienz möglich. Von Bedeutung ist dabei der spezifische Energieverbrauch. Gemessen wurde, um die Methode zu testen, am Extruder und an der Spritzgussmaschine im Technikum der TU Ilmenau. Die Auswertung bestätigte die Praxistauglichkeit der Methode, da Einsparpotenziale identifiziert werden konnten. Daraufhin wurde die Methode für Spritzgussmaschinen in der Industrie validiert. Auch hierbei konnten Einsparpotenziale identifiziert werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/889488088heini.txt
Löw, Daniel
Untersuchung es Einflusses verschiedener Legierungselemente und Zusatzstoffe auf die Viskosität von teilerstarrten Aluminiumlegierungen. - Ilmenau. - 55 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Legierungselemente, speziell Magnesium und Silizium, und Zusatzstoffe (Glasfasern) auf die Viskosität von teilerstarrten Aluminiumlegierungen. Die Viskositätsmessungen wurden in einem Rotationsviskosimeter nach der Searle-Methode durchgeführt. Dabei wurden Aluminiumschmelzen bis in die vollständige Erstarrung abgekühlt und permanent die Viskosität gemessen. Es wurden Legierungen mit unterschiedlichen Gewichtsprozent an Silizium und Magnesium gemessen. Ebenfalls wurde eine definierte Legierung mit unterschiedlichen Gewichtsprozent Glasfasern versetzt, sodass deren Einfluss auf das Viskositäts-Temperatur-Diagramm dargestellt werden konnten. Abschließend wurde das Erstarrungsverhalten der Legierung diskutiert.


Kannenberg, Antje
Einfluss von Partikelgröße und Bindersystem von Glaspulvern auf ihre Verarbeitbarkeit bei der werkzeugfreien Herstellung von Sinterglaskörpern für Glasdurchführungen. - Ilmenau. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Die generative Fertigung gewinnt immer mehr an Bedeutung in der Wirtschaft. Diese Fertigung ermöglicht eine Produktion nach kundenspezifischen Wünschen oder von Kleinserien bei einer zeitlichen und finanziellen Ersparnis im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren. Bei der Fertigung von Sinterglaskörpern für Glasdurchführungen ist mit dem aktuellen Pressverfahren eine Kleinserienproduktion nicht wirtschaftlich. Für jede neue Form muss ein neues Werkzeug angefertigt werden. Dieses ist teuer und die Anfertigung dauert mehrere Wochen. Daher soll zusätzlich zur bestehenden Produktion der 3D-Druck eingeführt werden. Diese Arbeit baut auf einem bestehenden Verfahren auf, welches aus einem erfolgreichen Druck und anschließender Sinterung besteht. Die Eigenschaften der Sinterglaskörper entsprechen noch nicht denen der Presslinge. Um diese zu verbessern wurden zwei Glaspulver untersucht. Das Hauptaugenmerk lag auf den Parametern, welche Einfluss auf die Dichte, Porosität und Formtreue besitzen. Der wichtigste Einfluss auf die Dichte und Porosität ist die Korngrößenverteilung und die Schüttdichte. Mit einer breiten Verteilung, welche einen hohen Feinanteil und einen geringen Grobanteil besitzt, konnte mit dem Alkali-Barium-Borosilicatglas eine hohe Schüttdichte erreicht werden. Nach dem Sintern besitzen diese Sinterglaskörper eine vergleichbare Dichte mit den Presslingen. Das Alkali-Erdalkali-Silicatglas zeigt aufgrund der kleineren maximalen Korngröße bei der Ausgangssiebung eine geringere Dichte auf. Bei diesem Glaspulver sind jedoch die Druckmaße und das Temperaturregime besser angepasst, wodurch eine gute Formtreue erreicht wurde. Für beide Gläser wurde eine Anpassung des Temperaturregimes mit der Software Thermokinetics durchgeführt, die das Entbindern optimierte. Zwar besitzt kein gedruckter Sinterglaskörper in allen Eigenschaften vergleichbare Werte wie die Presslinge, jedoch können weitere Anpassungen auf Basis der Ergebnisse durchgeführt werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/889278881kanne.txt
Sommer, Ann-Kathrin
Uni-Alloy-Konzept für Aluminiumdruckgussbauteile mit unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften. - Ilmenau. - 131 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Der Anteil an Aluminiumdruckgussbauteilen in den Karosserien heutiger Automobile wächst stetig. Je nach Anwendungsort in der Karosserie werden spezifische Anforderungen an die mechanischen Eigenschaften gestellt. Aktuell geschieht die Fertigung der drei geforderten Festigkeitsklassen crashrelevant, festigkeitsrelevant und hochfest aus zwei verschiedenen Legierungszusammensetzungen kombiniert mit drei individuellen Wärmebehandlungsprozessen. Um eine Reduzierung der Komplexität des Wärmebehandlungsprozesses und eine Angleichung der Taktzeit zu erzielen, wird ein sogenanntes Uni-Alloy-Konzept entwickelt. Ziel ist das Einstellen der drei Funktionsklassen mit einer Legierungszusammensetzung und einer Wärmebehandlung mit einer taktzeitneutralen Parameteränderung. Dazu werden in einem ersten Schritt die Ergebnisse vorangegangener Versuche analysiert und bezüglich der mechanischen Performance und Prozessierbarkeit bewertet. Ausgehend von der Bewertung werden neue Lösungsansätze erarbeitet. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden die Ansätze zur Einflussnahme auf die Legierungszusammensetzung und die Wärmebehandlung weiter verfolgt. Die Eignung der Ansätze für das Uni-Alloy-Konzept geschieht durch eine Bestimmung der mechanischen Eigenschaften unter Zugbelastung. Die mechanischen Kennwerte werden vor und nach dem Wärmeeintrag zur Simulation der kathodischen Tauchlackierung sowie des Wärmeeinflusses im Fahrzeugbetrieb untersucht. Es müssen thermisch stabile mechanische Kennwerte vorliegen. Die Einflussnahme auf die Legierungszusammensetzung wird durch eine Reduzierung des Mg-Gehaltes umgesetzt. Dabei kann, als neue Funktionsklasse, eine naturharte Legierung integriert werden. Für die Einflussnahme auf die Wärmebehandlung werden die Parameter der einzelnen Teilschritte Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern modifiziert. Es werden verschiedene Lösungsansätze zur Umsetzung des Uni-Alloy-Konzepts herausgearbeitet. Abschließend erfolgt ein wertender Vergleich der zielführenden Varianten. Es wird eine Empfehlung für die Umsetzung der Lösungsansätze in der Serie an Aluminiumdruckgussbauteilen gegeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/889277249somme.txt
Rieg, Laura
Anforderungen an die Prüfung von geschäumten Kunststoffproben. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Ziel der Arbeit war die Entwicklung und Wahl geeigneter Prüfverfahren für Partikel- und Integralschäume aus Polypropylen. Die Prüfungen wurden priorisiert auf die Lastfälle Zug, Druck und Biegung. Motivation hierfür war der Einsatz von Kunststoffschäumen in der Automobilherstellung. Zunächst wurde dafür eine Recherche zu existierenden Prüfverfahren von Kunststoffschaum und speziell Partikel- und Integralschaum vorangesetzt. Mit dieser wurden dann Prüfungen von Partikelschaum in zwei verschiedenen Dichten, mit variierenden Probekörperabmaßen in den erwähnten Lastfällen durchgeführt. Aufgrund dieser Versuchswerte konnten dann Empfehlungen für die Probekörperabmaße von Partikelschaum gegeben werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/88818266Xrieg.txt
Römhild, Florian
Untersuchung zur Wirksamkeit der Carbochlorierung bei der Reinigung von mineralischen Rohstoffen zur Herstellung von Kieselgläsern im Plasmaschmelzprozess. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Für den Großteil der technischen Anwendungen von Quarzglas ist es notwendig, dass dieses von höchster Reinheit ist. Dazu muss die Abreicherung von den Verunreinigungen im Rohstoff in der Rohstoffaufbereitung weiter verbessert werden. Als klassisches Aufbereitungsverfahren gibt es die Heißchlorierung. Dabei werden viele der Verunreinigungen durch eine chemische Reaktion mit chlorhaltigem Gas bei hohen Temperaturen aus dem Granulat ausgetrieben. Nach dem aktuellen Stand der Technik gibt es zwei weit verbreitete Verfahren dazu: die Heißchlorierung im Drehrohrofen und die Heißchlorierung im Fließbettofen. Bei diesen Methoden ist die Abreicherung der verunreinigenden Begleitelemente an der Oberfläche der Körner effektiv und gut dokumentiert. Die Carbochlorierung soll nun eine mögliche weitere Alternative zu den klassischen Aufbereitungsverfahren darstellen. In dieser Ausarbeitung geht es darum herauszufinden, inwieweit eine Carbochlorierung beziehungsweise eine Chlorierung mit gekoppelter Reduktion die Abreicherung von Verunreinigungen beeinflusst. Dabei soll herausgefunden werden, ob diese Methode überhaupt wirksam ist. Ist dies der Fall, sollen Aussagen getroffen werden ob die Abreicherung absolut oder spezifisch für bestimmte Elemente abläuft. um den optimalen Durchfluss des Reinigungsgases Chlorwasserstoff zu ermitteln, ist es notwendig verschiedene Referenzversuche durchzuführen. Mit diesem werden dann Untersuchungen zur Carbochlorierung in Hinblick auf das eingesetzte Reduktionsmittel (Kohlenstoffmonoxid, Wasserstoff, Mischung der beiden) und die vorliegenden Prozesstemperatur (800˚C, 1000˚C oder 1250˚C) realisiert. Es werden vergleichende Untersuchungen zwischen kristallinem und amorphem Ausgangsmaterial angestellt um deren Verhalten bei der Heißchlorierung zu charakterisieren. Zusätzlich soll mit gezielt dotiertem Granulat der Einbau dieser Verunreinigungen in die Quarzrohstoffstruktur analysiert werden. Aus zeitlichen Gründen musste jedoch bei dieser Ausführung auf die Auswertung dieser Versuche verzichtet werden. All dies dient der Verständnisgewinnung für die ablaufenden Vorgänge bei der Chlorierung von Quarzsanden in Abhängigkeit von der Temperatur, dem Gasangebot und der Bindungssituation um am Ende die Frage beantworten zu können: Führt eine Carbochlorierung zu einem effizienteren Abreicherungsprozess? Die Untersuchungen haben ergeben, dass die Carbochlorierung keine effizientere Alternative zur herkömmlichen Heißchlorierung darstellt. Durch die Behandlung mit den Reduktionsgasen konnten keine besseren Ergebnisse erzielt werden, als bei der Behandlung ohne zusätzliche Reduktion. Dabei konnten keine größeren Unterschiede zwischen den zwei verschiedenen Behandlungsarten festgestellt werden. Es ist möglich mit dem Zusatz von Wasserstoff bei sehr hohen Temperaturen den Eisengehalt weiter zu senken, jedoch ist dann die Natriumabreicherung schlechter. Hinzu kommt, dass mit dem Einsatz von Wasserstoff eine genauere Prozesskontrolle erforderlich ist. Bei den hohen Temperaturen muss die Wasserstoffverbrennung überwacht werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/887678181roemh.txt
Kirschner, Markus
Verarbeitung von Staubfraktionen. - Ilmenau. - 131 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Glasstäube können gesundheitsschädlich sein und müssen zum Teil wie Sondermüll behandelt werden. Diese zu deponieren ist ökonomisch und ökologisch nicht erstrebenswert. Ziel der Arbeit ist es festzustellen, ob eine Möglichkeit existiert, die Stäube, die während der Altglasaufbereitung und der Glasproduktion entstehen, in den Prozess mit einzugliedern oder als eine neue Rohstoffquelle zu nutzen. Hierfür werden die Möglichkeiten des Einschmelzens genauer untersucht. Dadurch soll die Verarbeitbarkeit der Stäube verbessert werden und gleichzeitig eine weitere Verstaubung vermieden. Aus diesem Grund werden die Inertisierung und Homogenisierung sowie das Einschmelzverhalten genauer untersucht und gegeben falls optimiert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/884236242kirsc.txt
Benner, Philipp
Erzeugung von ATZ-Keramiken mittels additiver Fertigungsverfahren und deren Charakterisierung. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2017

Ziel dieser Arbeit ist die Herstellung und Untersuchung zylindrischer Formkörper und Knie-Demonstratoren für die Behandlung von Kniegelenkschäden. Die Bauteile werden mittels dem additiven Fertigungsverfahren lithography-based ceramic manufacturing (LCM) erzeugt. Weitere Bestandteile dieser Arbeit sind das Erarbeiten eines thermischen Regimes zur Herstellung dieser Bauteile und die Herstellung einer Suspension zur Schlickerentwicklung. Die Auswirkung des Herstellungsprozesses auf die zylindrischen Formkörper wird durch die Vermessung der Bauteile, Gründichte und Schwindung betrachtet. Untersuchungen durch die [my]-CT, FE-REM, XRD und chemische Analyse lieferten Informationen über das gesinterte Bauteil, sowie die Druckfestigkeitsuntersuchung über die mechanischen Eigenschaften. Die Untersuchung der Knie-Demonstratoren ist eine erste Bestandsaufnahme. Gemessen werden Sinterdichte, Maße, Winkel, Kontur und Rauheit. Da die organischen Zusätze für die zylindrischen Formkörper und Knie-Demonstratoren verschieden sind, wird an je einem thermischen Regime gearbeitet. Die Herstellung der Suspension dient einer Schlickerentwicklung und der Weiterentwicklung additiver Fertigungsverfahren.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/883937867benne.txt
Iwan, Christoph
Einfluss von Geometrie, Feuchtegehalt und Verdichtungsgrad von Holzlangspänen auf mechanische Eigenschaften mit Matrix verpresster HHKV. - Ilmenau. - 144 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit wurde der Einfluss ausgewählter Materialparameter von Holzlangspänen auf die mechanischen Eigenschaften mit Matrix verpresster Hochleistungs-Holz-Kunststoff-Verbunde (HHKV) untersucht. Im Anschluss einer ausführlichen Literaturrecherche wurden Prüfverfahren zur Bestimmung mechanischer Eigenschaften von Holz und Holzwerkstoffen ausgewählt. Im Rahmen von Voruntersuchungen wurden signifikante Prozessparameter identifiziert und deren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften von Holzlangspänen abgeschätzt. Mittels der DoE-Methode (Design of Experiments) und unter Berücksichtigung der drei einflussreichsten Prozessparameter auf die mechanischen Eigenschaften, wurde ein Versuchsplan erstellt. Mit Hilfe eines statistischen Analyseprogramms wurden die Messergebnisse ausgewertet und Berechnungsformeln für mechanische Eigenschaften von Holzlangspänen erarbeitet und verifiziert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/883838141iwan.txt
Franke, Clemens
Entwicklung eines CFK Kardanantriebes für ein Lastfahrrad. - Ilmenau. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2017

Der Leichtbau dient der Effizienzsteigerung mechanischer Komponenten und gewinnt stetig an Interesse. Gezielter Materialeinsatz, sowie die entsprechende Bauteilkonstruktion ermöglichen die Entwicklung und Herstellung von Bauteilen mit hoher Belastbarkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. Besonders geeignet sind hierfür Faserverbundkunststoffe, die bei korrektem Einsatz hohe spezifische mechanische Eigenschaften aufweisen und durch die geringe Dichte das Bauteilgewicht minimieren. Einen Anwendungsfall von Faserverbundkunststoffen stellt der in dieser Arbeit betrachtete Kardanantrieb für ein leichtes Lastenfahrrad dar. Ziel ist es, mittels eines Leichtbaupotentialkonzeptes, das dem Ablauf einer mehrwertigen Bewertung folgt, die Bauteile des Antriebes zu ermitteln, die in Leichtbauweise hergestellt werden können. Dafür wird zunächst der konventionelle Kardanantrieb entwickelt und an das Lastenfahrrad angepasst. Dieser wird hinsichtlich definierter, gewichteter Kriterien bewertet und die in Leichtbauweise herzustellenden Bauteile werden ermittelt. Die ausgewählten Bauteile werden anschließend ausgelegt, konstruiert und in äquivalenten Lastfällen simuliert. Der gesamte Kardanantrieb wird entsprechend der Leichtbauteile angepasst. Darauf folgt ein Vergleich hinsichtlich des Gewichtes zum konventionellen Antrieb und das Einsparungspotential wird aufgezeigt. Auf Grundlage der Konstruktion des Leichtbaukardanantriebes wird ein Demonstrator entwickelt, der der praktischen Umsetzung des Antriebsstranges und der Validierung der Funktion ebendieses dient. Für den Aufbau des Demonstrators werden die zuvor entwickelten Leichtbauteile hergestellt und aufgrund betrieblicher Rahmenbedingungen angepasst. Der Demonstrator stellt eine funktionsfä-hige Grundlage für weiterführende Tests und den Aufbau eines Prototyps des Lastenfahrrades dar.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/883772418frank.txt