Bachelor and master/diploma theses

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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.



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.



Trautvetter, Tom;
Elektrische Leitfähigkeitsuntersuchungen an MOX-Schichten für die Gassensorik. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Für die Erkennung von Bränden in der frühen Entstehungsphase, ist es erforderlich Sensoren mit hoher Sensitivität, Langzeitstabilität und geringer Querempfindlichkeit zu entwickeln. Gassensoren auf Basis von Metalloxiden zeichnen sich durch unterschiedliche Sensitivitäten gegenüber verschiedenen Rauch- und Brandgasen aus. Ziel dieser Arbeit war es, anhand von Komplexuntersuchungen die elektrischen Kenndaten der untersuchten Metalloxidschichten in Abhängigkeit von Prozessführung, Struktur-, Gefüge- und Eigenschaftsbeziehungen zu evaluieren. Dazu wurden Schichten aus WO3 und SnO2 auf ebenem Siliziumsubstrat untersucht. Mittels Magnetronsputtern in Sauerstoffatmosphäre wurden diese aufgetragen und in einem anschließenden Temperprozess behandelt. Zu den Ermittlungen der elektrischen Eigenschaften kamen Untersuchungen der Oberflächenbeschaffenheit, Kristallinität, Korngröße und Schichtdicke hinzu (Masterarbeit Anna Franz). Parallel dazu wurden quantitative Tiefenprofil- und Stöchiometrieanalysen mittels optischer Glimmentladungsspektroskopie erstellt (Masterarbeit Rene Böttcher). Auf Basis von theoretischen Modellen zum Ladungstransport in dünnen Schichten, wurden die Ergebnisse der elektrischen Leitfähigkeitsuntersuchungen bewertet. Es stellte sich heraus, dass für die untersuchten Metalloxidschichten das Modell nach Mayadas und Shatzkes, welches einen Korngrenzeneinfluss auf den elektrischen Widerstand als vordergründig propagiert, als valide eingestuft werden kann. Die für WO3 und SnO2 optimalen Prozessparameter konnten im Rahmen der Untersuchungen bestimmt werden. Zudem wurden im Rahmen des EU-Projektes SAFESENS weiterführende Gassensortests vom Projektpartner Bosch am Standort Reutlingen durchgeführt. Mit abnehmender Schichtdicke konnte die Sensitivität der untersuchten Metalloxidschichten gesteigert werden. Wolframoxid zeigte gegenüber NO2 und Zinnoxid gegenüber H2 sehr gute Sensorreaktionen mit entsprechenden Sensitivitäten. Es konnte zudem ein kurzes Ansprechverhalten auf die zugeführten Gase, für beide Materialsysteme in Dünnschichtkonfiguration, nachgewiesen werden.



Romeis, Marco;
Optimierung der Vormateriaspezifikationen für das Aluminiumschmieden. - Ilmenau. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

Das Schmieden von Aluminiumbauteilen aus stranggegossenem Barrenzuschnitten wird erst seit wenigen Jahren industriell angewendet. Die Anforderungen, die an dieses gestellt werden, sind deshalb nicht genauer festgelegt. Das Ziel dieser Arbeit war es Spezifikationen für dieses Vormaterial aus einer hochlegierten 6082 Aluminiumlegierung zu erarbeiten. Der Fokus der Grundlagenrecherche lag darauf verschiedene Anforderungen und Voraussetzungen an das Vormaterial zu definieren, sowie Empfehlungen aus der Literatur zusammenzufassen. Der Augenmerk des experimentellen Teils war die Untersuchung verschiedener Homogenisierungstemperaturen, -zeiten und Abschreckraten, sowie die Bestimmung geeigneter Parameterkombinationen für den Schmiedeprozess. Weiteres Ziel dieser Arbeit war es im Sinne einer Eingangsprüfung eine einfache Methode zur Bestimmung des gewünschten Homogenisierungszustandes zu entwickeln. Durch die Literaturrecherche konnten sinnvolle Grenzwerte für den Wasserstoffanteil definiert werden. Auch weitere Einschränkungen zur chemischen Zusammensetzung des Vormaterials konnten getroffen werden. Im experimentellen Teil dieser Arbeit wurde die Einformung der AlFe(Mn)Si-Phasen und die Auflösung der Mg2Si-Mikroseigerungen in Abhängigkeit der Homogenisierungsparameter bei verschiedenen Wärmebehandlungszuständen bestimmt. Es wurden Untersuchungen am Rasterelektronenmikroskop, sowie am Lichtmikroskop durchgeführt. Außerdem wurden die mechanischen Kennwerte der Probekörper im Zustand T6 ermittelt. Resultat der Versuche war, dass eine Homogenisierungstemperatur von über 510 ˚C und Abschreckraten unter 300 K/h notwendig sind, um die vorhandenen Mg2Si-Mikroseigerungen nach Aufheizung im Anwärmofen aufzulösen. Durch Versuche an geschmiedeten Bauteilen konnte zudem festgestellt werden, dass sich auch nicht homogenisiertes Vormaterial für den Schmiedeprozess eignen könnte. Es zeigte sich, dass nicht homogenisiertes Vormaterial zu keiner erhöhten Rissbildung führt. Grund ist vermutlich die Umwandlung der vorhandenen β-AlFeSi-Phasen in die α-AlFe(Mn)Si-Phasen, die bereits im Anwärmofen erfolgte. Untersucht wurde zudem die Grobkornausbildung, die mechanischen Kennwerte im Zustand T5, sowie das Gefüge an einem stark umgeformten Stelle. In den durchgeführten Versuchen zeigte sich zudem, dass durch die Messung der Härte und der elektrischen Leitfähigkeit, eine Bestimmung des Homogenisierungszustandes möglich ist. Eine Zusammenhang zwischen dem durch das Ultraschallverfahren bestimmten E-Modul bzw. den Schallschwächungskoeffizienten und des Homogenisierungszustandes war nicht feststellbar. Es konnte allerdings die These bestätigt werden, dass durch die UDas Schmieden von Aluminiumbauteilen aus stranggegossenem Barrenzuschnitten wird erst seit wenigen Jahren industriell angewendet. Die Anforderungen, die an dieses gestellt werden, sind deshalb nicht genauer festgelegt. Das Ziel dieser Arbeit war es Spezifikationen für dieses Vormaterial aus einer hochlegierten 6082 Aluminiumlegierung zu erarbeiten. Der Fokus der Grundlagenrecherche lag darauf verschiedene Anforderungen und Voraussetzungen an das Vormaterial zu definieren, sowie Empfehlungen aus der Literatur zusammenzufassen. Der Augenmerk des experimentellen Teils war die Untersuchung verschiedener Homogenisierungstemperaturen, -zeiten und Abschreckraten, sowie die Bestimmung geeigneter Parameterkombinationen für den Schmiedeprozess. Weiteres Ziel dieser Arbeit war es im Sinne einer Eingangsprüfung eine einfache Methode zur Bestimmung des gewünschten Homogenisierungszustandes zu entwickeln. Durch die Literaturrecherche konnten sinnvolle Grenzwerte für den Wasserstoffanteil definiert werden. Auch weitere Einschränkungen zur chemischen Zusammensetzung des Vormaterials konnten getroffen werden. Im experimentellen Teil dieser Arbeit wurde die Einformung der AlFe(Mn)Si-Phasen und die Auflösung der Mg2Si-Mikroseigerungen in Abhängigkeit der Homogenisierungsparameter bei verschiedenen Wärmebehandlungszuständen bestimmt. Es wurden Untersuchungen am Rasterelektronenmikroskop, sowie am Lichtmikroskop durchgeführt. Außerdem wurden die mechanischen Kennwerte der Probekörper im Zustand T6 ermittelt. Resultat der Versuche war, dass eine Homogenisierungstemperatur von über 510 ˚C und Abschreckraten unter 300 K/h notwendig sind, um die vorhandenen Mg2Si-Mikroseigerungen nach Aufheizung im Anwärmofen aufzulösen. Durch Versuche an geschmiedeten Bauteilen konnte zudem festgestellt werden, dass sich auch nicht homogenisiertes Vormaterial für den Schmiedeprozess eignen könnte. Es zeigte sich, dass nicht homogenisiertes Vormaterial zu keiner erhöhten Rissbildung führt. Grund ist vermutlich die Umwandlung der vorhandenen β-AlFeSi-Phasen in die α-AlFe(Mn)Si-Phasen, die bereits im Anwärmofen erfolgte. Untersucht wurde zudem die Grobkornausbildung, die mechanischen Kennwerte im Zustand T5, sowie das Gefüge an einem stark umgeformten Stelle. In den durchgeführten Versuchen zeigte sich zudem, dass durch die Messung der Härte und der elektrischen Leitfähigkeit, eine Bestimmung des Homogenisierungszustandes möglich ist. Eine Zusammenhang zwischen dem durch das Ultraschallverfahren bestimmten E-Modul bzw. den Schallschwächungskoeffizienten und des Homogenisierungszustandes war nicht feststellbar. Es konnte allerdings die These bestätigt werden, dass durch die Ultraschallmessung eine deutlich genauere E-Modulbestimmung als mit dem Zugversuch möglich ist. Ultraschallmessung eine deutlich genauere E-Modulbestimmung als mit dem Zugversuch möglich ist.



Hübner, Daniel;
Detaillierter Vergleich des mengen-und wertmäßigen Rohstoffaufkommens auf mineralogischer Basis. - Ilmenau. - 183 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Der prognostizierte, starke Bevölkerungszuwachs auf der Erde sorgt unweigerlich für die Zunahme des Rohstoffverbrauchs und damit einhergehende Konkurrenzsituation zwischen den einzelnen Akteuren. In Folge dessen gilt es vor allem für das als rohstoffarm eingestufte Deutschland sich mit den heimischen und weltweiten Vorkommen auseinanderzusetzen und auch im Rahmen der Arbeit zu klären inwieweit diese Aussage zutrifft. Die 50 Rohstoffe mit dem größten jährlichen Fördervolumen werden eingehend behandelt, um schließlich das jährliche Aufkommen sowie dessen Wert mit den Studienergebnissen aus der Dissertation von Johann Lawatscheck aus dem Jahr 1987 zu vergleichen.



Honig, Hauke;
Untersuchungen zur 3D-FIB Tomographie an Mikro- und Nano-Werkstoffen. - Ilmenau. - 132 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2017

An dem Schaltgefüge eines Silber/Nickel-Kontaktwerkstoffs und an nanoporösen Gold-Nano-partikeln werden zur dreidimensionalen (3D) Gefügerekonstruktion Serienschnitte mittels fokussiertem Ionenstrahl (FIB) ausgeführt und rasterelektronenmikroskopische (REM) Bilder aufgenommen. Dabei steht die Entwicklung einer Methodik zur Auswahl und Beurteilung geeigneter Bildaufnahme- und Schnittparameter und zur 3D Rekonstruktion der mittels FIB/REM-Tomographie gewonnenen Daten im Mittelpunkt. Zur Identifikation der in einem lichtbogenbelasteten Ag/\Ni-Kontaktmaterial vorliegenden Phasen werden mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) Elementverteilungen über die Messfläche ermittelt. Nach der Bildverarbeitung werden bei der Silber/Nickel-Probe die Ag-Phase und die Poren rekonstruiert. Daraus werden Daten zu den Verteilungen von Größe, Lage und Form der Poren und Ag-Partikel extrahiert. Anhand der erzielten Ergebnisse resultiert ein tiefenabhängig, schichtartig aufgebautes Gefüge aus großen Ni- und NiO-Gebieten mit groben und feinen Poren und überwiegend sphärisch geformten Ag-Partikeln. Ein weiteres Ergebnis sind Schnittansichten parallel zur Kontaktoberfläche, in denen hexagonal geformte Ni/NiO-Körner mit teilweise Ag-gefüllten interkristallinen Rissen zu beobachten sind. Die nanoporösen Au-Nanopartikel sind mittels Entnetzung und Entmischung mit partieller Auflösung (Dealloying) aus einer Au-Ag-Legierung hergestellt worden. Aus ihren 3D Rekonstruktionen werden unter anderem der Volumenanteil des Goldes und die Breite der Goldstege bestimmt. Die ermittelte spezifische Oberfläche des zusammenhängenden Goldnetzwerkes beträgt etwa 12 m 2/g. Bei den vorliegenden Strukturgrößen der Breite der Au-Stege, in der Größenordnung um 10 nm, zeigt sich bei der Bildaufnahme eine Unsicherheit in der Zuordnung der Signaltiefe und eine scheinbare Stauchung der Rekonstruktionen in Schnittrichtung, die auf abweichende tatsächliche Schnittabstände hindeutet. Beide Effekte sind auf die Lage im Grenzbereich des Auflösungsvermögens der FIB/REM-Tomographie zurückzuführen. Als zusammenfassendes Ergebnis kann genannt werden, dass die entwickelte Methodik zur Aufnahme, 3D Rekonstruktion und Auswertung von FIB/REM-Tomographie-Daten, verallgemeinert, sowohl für große als auch kleine Dimensionen anwendbar ist.



Wendt, Paul;
Einfluss verschiedener Wärmebehandlungen auf Gefüge und Eigenschaften von Powertrain-Bauteilen aus Recycling-AlSi-Gusslegierungen. - Ilmenau. - 68 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Optimierung der Wärmebehandlung der Al-Druckgusslegierung 226D (AlSi9Cu3Fe) anhand von Kurbelgehäuse-Lagerstühlen. Dabei liegt bei der Bestimmung der idealen Temperatur und Glühzeit des Lösungsglühens der Schwerpunkt auf der Limitierung des Porenwachstums. Dieses wird mittels Ultraschallverfahren, Dichtemessungen und Schliffanalysen untersucht und verglichen. Während die Schallschwächung mit der Glühdauer annährend linear ansteigt, weist der Dichteabfall, wie auch der Porenanteil der Gefügebilder, auf ein sprunghaftes Anwachsen der Porosität hin. Um eine hinreichende Auflösung der aushärtenden intermetallischen Phasen zu erreichen, muss ein Kompromiss zwischen hohen mechanischen Eigenschaftskennwerten und der Porositätsvergröberung des Bauteils getroffen werden. Ein weiterer Fokus liegt auf der Einformung des Si, welche anhand von Härtemessungen und Mikroskopie beurteilt wird. Ein idealer Härteabfall bestätigt die Parameter 3 h Glühzeit bei 465 ˚C für weitere Auslagerungsversuche. Eine an das Wasserabschrecken anschließende Kaltauslagerung benötigt 72 h bis sie zu 90 % abgeschlossen ist. Die ideale Temperatur und Auslagerungszeit für die Warmauslagerung wurden mittels Härtemessungen für T6 bestimmt. Es überraschen jedoch sinkende Härtewerte trotz begünstigter Diffusion. Das Härtemaximum für die Warmauslagerung stellt sich bereits zwischen 1 h und 1,5 h bei 200 ˚C ein, ungeachtet des Gusswachstums. Mittels einer dreitägigen Kaltauslagerung und anschließender Warmauslagerung bei 200 ˚C sind zu Beginn geringfügig höhere Härtewerte zu erreichen.



Otto, Lisa-Marie;
Werkstoffanalytische Untersuchungen verschiedener MOX-Sensoroberflächen. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Herstellung dünner TiO_ 2 -Schichten mit dem Ziel Anatas abzuscheiden, erfolgte in Fortsetzung der Masterarbeit von Valerie Siller [19]. Es ist gelungen, ohne einen zusätzlichen Temperschritt, Anatas herzustellen. Dies gelang durch RF-Magnetronsputtern bei einer Sputterleistung von 200 W, einer Bias-Spannung von 200 V, einem Argon-Gasuss von 80 sccm und durch Aufheizen des Substrates auf 600 ˚C. Allerdings zeigte sich diese Phase nur anhand eines kleinen Peaks. Durch anschließende Temperversuche dieser Anatas enthaltenden Probe konnte eine Temperaturspanne ermittelt werden, in der die Anatas-Phase gefördert wird. Eine Temperung von 20 min bei 460 ˚C erwies sich als günstig. Für weitere Untersuchungen ist es sinnvoll, den Bereich um diese Temperatur genauer zu betrachten und einzugrenzen, denn eine Temperatur von 560 ˚C begünstigte bereits die Bildung von Rutil. Des Weiteren wurde mit Hilfe von GDOES-Tiefenprolen festgestellt, dass nach der Temperung Sauerstoff in der Sperrschicht fehlte. Dementsprechend wäre auch eine Variation der Haltezeit bei 460 ˚C interessant. Die Schichtdicke konnte nicht exakt bestimmt werden, da im FIB-Schnitt kein genauer Übergang zwischen der Titanoxidschicht und der aufgebrachten Kohlenstoffschicht zu sehen war. Zudem wiesen die an verschiedenen Stellen gemessenen Schichtdicken starke Schwankungen auf, sodass Dicken zwischen 51 nm und 70 nm gemessen wurden. Die Ergebnisse der Serie 5 konnten nicht bestätigen, dass mit steigender Bias-Spannung die Bildung von Anatas begünstigt wird. Es bildete sich lediglich Rutil aus. Zur Untersuchung der Schichten sollte auch auf andere Verfahren, wie beispielsweise dem TEM (Transmissionselektronenmikroskop) oder RFM (Rasterkraftmikroskop) zurückgegriffen werden, da die entstandenen Schichten mit dem REM nur schwer aufzulösen waren. Somit können genauere Aussagen über Korngrößen, Porosität und Geschlossenheit der Schicht getroen werden.



Matthes, Sebastian;
Ultraschallmessungen - Einfluss von Kristallrichtung, Gefüge und Bauteilungänzen auf mechanische Werkstoffkennwerte. - Ilmenau. - 136 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Die Ultraschallprüfung zeichnet sich besonders durch eine große Flexibilität und eine relativ einfache und kostengünstige Messanordnung aus. Ein weiterer entscheidender Vorteil ist die Möglichkeit der Prüfung einer großen Bandbreite an Werkstoffen. Trotz der verminderten Auflösungsgrenzen gegenüber anderen Verfahren, zählen die Untersuchungen mit Ultraschall zu den Wichtigsten der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung. Hauptanwendungsgebiete sind die Wandstärkenbestimmung und die Fehleranalyse unterschiedlichster Werkstoffe und Probengeometrien. Die räumliche Variation des Porenvorkommens in Gusskomponenten sind für eine große Streuung der mechanischen Werkstoffkennwerte verantwortlich. Ziel dieser Arbeit ist es unter anderem eine Porendetektion mittels Ultraschall zu ermöglichen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass eine Korrelation zwischen dem Porenvorkommen und dem Schwächungskoeffizienten nicht möglich war. Dies ist vor allem auf die als kritisch zu bewertende Reproduzierbarkeit der Ankoppelbedingungen zurückzuführen. Durch die Ermittlung des Rauschens der Ultraschallsignale konnte gezeigt werden, dass Korrelationen im Hinblick auf Porengröße und -anzahl möglich sind. Eine Verifizierung und Korrelation mit quantitativen Aussagen über das Porenvorkommen dieser Methode erfordert weiterführende Untersuchungen. Weiterhin wurde gezeigt, dass zur Vermessung von Bauteilgeometrien mittels Ultraschall höhere Frequenzen aufgrund des besseren Auflösungsvermögens vorzuziehen sind. Besonders bei der Vermessung von oberflächennahen Geometrien innerhalb des Bauteils sind Festkörpervorlaufstrecken in Erwägung zu ziehen. Neben der Fehleranalyse können Ultraschallsignale zur Ermittlung elastischer Werkstoffkenngrößen, wie z. B. dem Elastizitätsmodul, der Querkontraktionszahl und dem Schubmodul, verwendet werden. Die Ermittlung des Elastizitätsmoduls wird durch das Bestimmen der longitudinalen und transversalen Schallgeschwindigkeiten realisiert und es konnte eine sehr gute Korrelation zu Literaturwerten gezeigt werden. Die Untersuchungen anisotroper Körper zeigten, dass besonders auf die korrekte Berechnungs- und Vermessungsgrundlage zu achten ist. Weiterhin konnten die Dämpfungsgrade und die Schallgeschwindigkeiten in Korrelation mit den unterschiedlichen Netzebenenatomdichten gebracht werden.



Schneider, Jonas;
Entwicklung eines Konstruktionswerkstoffes für elektrische Antriebe mittels mittels simulativer Auslegung von eisenbasierenden Werkstoff-Zusammensetzungen. - Ilmenau. - 54 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017

Diese Arbeit befasst sich mit der Auslegung von Konstruktionswerkstoffen in elektrischen Maschinen. Als Konstruktionswerkstoff bezeichnet man hierbei Bauteile, die nicht aktiv am Betrieb eines Motors teilhaben. Zielsetzung der Arbeit war es Werkstoffe auszuwählen, die das magnetische Drehfeld von Elektromotoren durch eine Verringerung der Hystereseverluste in diesen Bauteilen möglichst nicht beeinflussen. Außerdem sollte herausgearbeitet werden, ob und wie gut sich die Werkstoffsimulationssoftware JMatPro für die Vorhersage magnetischer Eigenschaften eignet. Die Auswahl der zu untersuchenden Stähle erfolgte anhand von Datenblättern. Hierbei stellte sich heraus, dass austenitische Stähle mit einer relativen Permeabilität nahe Eins gute Voraussetzungen für die gestellten Ziele besitzen. Zusätzlich wurden weitere Stähle in die Auswahl aufgenommen, um die Software an verschiedenen Gefügearten zu testen. Zur Kontrolle der simulierten Ergebnisse wurden diese mit magnetischen Messdaten verglichen. Diese wurden an einem Gerät der Firma Metis durchgeführt, welches mit Ringkernproben arbeitete. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass die austenitischen Stähle am besten für den Einsatz als Konstruktionswerkstoff im Elektromotor geeignet sind. Ihr einziger Nachteil zu anderen Stählen besteht hierbei in geringeren mechanischen Eigenschaften. Anhand der Ergebnisse aus den verschiedenen Simulationen wurde festgestellt, dass diese nicht an allen Stahlsorten mit den Messungen einhergehen. So war die Übereinstimmung bei ferritischen und martensitischen Stählen sehr hoch, bei austenitischen Stählen wurden jedoch Schwierigkeiten festgestellt. Durch eine noch exaktere Simulation könnten in Zukunft Kosten in der Entwicklung von Werkstoffen eingespart werden.