Student Theses

Die Arbeit mit umweltfreundlichen und erneuerbaren Rohstoffen wird heutzutage immer wichtiger. Von recycelten und biologisch abbaubaren Kunststoffen, bis zur zunehmenden Verwendung von pflanzlichen Extrakten und ätherischen Ölen in Medizin, Kosmetik und Verpackungsmaterialien. Ziel dieser Arbeit war es, einen dieser erneuerbaren Rohstoffe aus Kiefernholz-Extrakt zu untersuchen. Extrakte aus Weichholz wie der Kiefer besitzen eine Vielzahl von Inhaltsstoffen, die für die Zukunft wichtige Eigenschaften aufweisen. Darunter sind die Stilbene: Pinosylvin und seine Methylether-Variante, die durch ihre guten antibakteriellen Eigenschaften als Schutzschicht in Lebensmittelverpackungen genutzt werden könnten. Die Harzsäuren, die häufig als Füllstoff in Kunststoffen verwendet werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verändern oder für Mensch und Umwelt gefährlichere Füllstoffe aus dem Kunststoff ersetzen zu können, bei Aufrechterhaltung der gewünschten mechanischen Eigenschaften. Im Extrakt sind aber auch einige Vertreter flüchtiger Komponenten enthalten, darunter die Terpene. Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zu untersuchen, den Geruch, der von den flüchtigen Komponenten beeinflusst wird, zu reduzieren, ohne dabei die positiven, antibakteriellen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Durch die Reduktion des Geruchs könnte das Extrakt in einem breiteren Anwendungsfeld eingesetzt werden. Der Nachweis ob die getesteten Methoden, den Geruch zu reduzieren, gleichzeitig schonend für die gewünschten Bestandteile, wie das Stilben, waren erfolgt mit Hilfe einer TGA-FTIR-Untersuchung. Die Fourier transformierte Infrarotanalyse ermöglicht einen schnellen Nachweis der chemischen Zusammensetzung im entstehenden Gasstrom. Mit Hilfe der Recherche werden Zusammenhänge zwischen den im Gasstrom vorhandenen Verbindungen und der für die antibakterielle Wirkung wichtigen Komponenten im Extrakt möglich. Diese Messmethode kann somit unter der Voraussetzung das die Extrakt Komponenten bekannt sind, genutzt werden, um den Einfluss der Trennverfahren auf das Extrakt zu bestimmen. Die Veränderung in der olfaktorischen Wahrnehmung wird über eine Umfrage mit einer Gruppe Freiwilliger bewertet. Da die geruchsbildenden Stoffe schon in sehr kleinen Konzentrationen von Menschen wahrgenommen werden, die geringe Konzentration aber eine sehr schwierige Auswertung in der Infrarotspektroskopie darstellt. Die Arbeit begrenzt sich dabei auf Methoden, die einem relativ schnellen und kostengünstigen Zwischenschritt in der Fertigung simulieren.

In dieser Abschlussarbeit wird die Auswirkung des Ultraschallschweißens mit Kunststoffgehäusen auf darin eingekapselte, elektronische Bauteile untersucht. Hierbei steht der Einfluss von unterschiedlichen Kunststoffen aber auch der Schweißnahtgeometrien und Schweißparameter im Mittelpunkt. Es wird gezeigt, welchen Einfluss die Materialeigenschaften wie E-Modul oder Glasfasergehalt auf die Schwingungsbelastung sowie das Auftreten von Beschädigungen an elektronischen Bauteilen haben. Neben Vorversuchen zur Schweißbarkeit der gewählten Kunststoffe wird daher untersucht, ob ein höherer E-Modul zu mehr Beschädigungen und einer höheren Schwingungsbelastung führt. Dabei werden die verbauten elektronischen Komponenten nach dem Schweißvorgang äußerlich und mittels Schliffmikroskopie auf Beschädigungen untersucht. Außerdem wird die Schwingungsbelastung unter Variation des Gehäusematerials während des Schweißvorgangs mittels Laser-Vibrometer gemessen. Abschließend wurden Thermoschock-Tests bei Baugruppen ohne Beschädigungen durchgeführt, um Vorschädigungen durch den Schweißvorgang auszuschließen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einkapselung von elektronischen Komponenten vor allem bei Gehäusematerialien mit niedrigem E-Modul beschädigungsfrei möglich ist. Je höher der E-Modul und Glasfasergehalt, umso mehr Beschädigungen traten auf und umso größer war die Schwingungsbelastung. Hierbei spielen aber auch das jeweilige Gehäuse- und PCB-Design eine entscheidende Rolle.

Das Ziel dieser Arbeit ist es gängige Berechnungsmodelle zur Bestimmung der Permeabilität auf ihre Anwendbarkeit auf multidirektionale Gewebe zu überprüfen. Zu diesem Zweck wird eine Methodik zur Messung der Permeabilität mittels kapazitiver Sensorik entwickelt und auf Repro-duzierbarkeit untersucht, da kein genormtes Messverfahren existiert. Die Messung der Permeabi-lität erfolgt mittels radialer und linearer Anordnung. Für den Vergleich mit den Berechnungsmo-dellen zur Vorausbestimmung der Permeabilität werden die am häufigsten verwendeten Modelle recherchiert und deren Ergebnisse mit den Messwerten verglichen. Abschließend werden die beiden Messmethoden zur Messung der Permeabilität von einlagigen Geweben mit vergangenen Arbeiten gegenübergestellt, die die Permeabilität von mehrlagigen Faserverbunden untersucht haben.

Um sowohl Energie als auch Kunststoff einzusparen, wird der Einsatz von In-Line verbauten Sensoren zur Überwachung der Produktqualität zu einem stark wachsenden Forschungsgebiet. Mit der Verwendung der Thermografie bietet sich eine neue Möglichkeit zur Erkennung von Fehlern in Spritzgießprodukten. Aufbauend auf eine Literaturrecherche werden die Merkmale verschiedener Arten von Spritzgießfehlern und die Durchführbarkeit der thermografischen Prüfung untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Positionierung der Wärmebildkamera unter Berücksichtigung möglicher Wärmestörquellen und durch den Vergleich der Ergebnisse aus den Versuchen festgelegt. Auf dieser Basis wird für den Einsatz im industriellen Maßstab der Einfluss des Zeitintervalls für die Aufnahme des Wärmebilds auf die Erkennung von Fehlern betrachtet. Zudem werden die Faktoren, die die Erkennungsgenauigkeit von Fehlern beeinflussen, durch gezielte Versuche analysiert.

Thema der vorliegenden Masterarbeit ist die Betrachtung einer zylindrischen bzw. plättchenartigen Partikelgeometrie für Kunststoffpulver der additiven Fertigung. Schwerpunkt der Untersuchungen ist der Zusammenhang zwischen der neuartigen Kornform und extrinsischen pulvertypischen Eigenschaften. Grundlagen der Pulverbettprozesse, der Pulverherstellung und der charakteristischen Pulvereigenschaften sind Teil des Stands der Technik. Darauf aufbauend werden Vorversuche gestaltet, mit denen die Faktoren Partikeldurchmesser, Pulvertemperatur und der Anteil sphärischer Partikel auf statistische Signifikanz geprüft werden. Im Rahmen der Hauptversuche werden verschiedene Partikelkonfigurationen gefertigt, die hinsichtlich Schüttdichte, Hausner-Faktor und Fließfähigkeit analysiert werden. Für die Durchführung werden, angepasst an die geringen Pulvermengen, neue Messmethoden entwickelt und validiert. Die Korngrößenverteilung der hergestellten Pulver wird als materialcharakterisierende Größe betrachtet und erfolgt über ein externes Labor. Aus den Ergebnissen der Hauptversuche geht hervor, dass der Durchmesser zylindrischer Partikel genutzt werden kann, um die Pulvereigenschaften gezielt zu steuern. Die Pulvertemperatur und der Anteil sphärischer Partikel haben insbesondere einen Effekt auf die Fließfähigkeit des Materials. Ein Benchmark-Vergleich mit drei kommerziellen Kunststoffpulvern aus Polypropylen hat ergeben, dass die neuartige Kornform für Pulverbettverfahren geeignete Merkmale erzielen kann. Es wird gezeigt, dass die zylindrische Partikelgeometrie Potenzial aufweist, um perspektivisch konkurrenzfähige Pulver für die additive Fertigung herzustellen.