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Priv.-Doz. Dr.-Ing. habil. Günther Lange

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Publikationen

Veröffentlichungen des Fachgebiets Metallische Werkstoffe und Verbundwerkstoffe

Anzahl der Treffer: 256
Erstellt: Tue, 26 May 2020 23:06:28 +0200 in 0.0399 sec


Analyse der Whiskerbildung bei Einpresskontakten. - Ilmenau. - 144 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In der Automobilindustrie werden Lötverbindungen zunehmend von Einpresskontakten abgelöst. Hierbei wird ein Pin mittels Übermaßpassung in eine metallisierte Bohrung eingepresst. Ein Nachteil dieser Verbindungstechnik ist die Whiskerbildung. Bei dem Werkstoffphänomen wachsen Kristalle unkontrolliert aus metallischen Oberflächen heraus. Stellt ein Whisker einen elektrischen Kontakt mit einem benachbarten Bauelement her, kommt es zu einem Kurzschluss. Um das Whiskerwachstum zu analysieren und zu bewerten wurde ein Versuchsaufbau und -ablauf entwickelt. Im ersten Schritt wurde mit dem Versuchsaufbau das Kristallwachstum an üblichen Serienteilen untersucht. Abhängig von der Orientierung können die gefundenen Whisker theoretisch einen Kurzschluss verursachen. Daher werden anschließend mögliche Abstellmaßnahmen wie Pingeometrie, Beschichtungsmaterial und Bohrungsdurchmesser untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Whiskerwachstum durch einen Wechsel des Beschichtungselementes signifikant reduziert werden kann.



Werner, Thomas;
Prozessoptimierung für die Funktionsentwicklung und Verifizierung der Fahrerassistenzsysteme, unter Anwendung von KI-Methoden. - Ilmenau. - 81 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

In der Automobilindustrie wird ein immer größeres Augenmerk auf Fahrerassistenzsysteme und autonomes Fahren gelegt. Diese Arbeit beschreibt die Auswirkungen der Nutzung von künstlicher Intelligenz in der Serienentwicklung eines Automobilkonzerns. Dabei wird speziell auf die Veränderung einer Architektur und den Einsatz von lernenden Algorithmen eingegangen. Es werden Entwicklungs- und Absicherungskonzepte ausgehend von den bestehenden gesetzlichen Grundlagen geschaffen. Diese werden in Prozesse umgesetzt sowie in den Produktentstehungsprozess integriert. Des Weiteren wird ein Reifegradmodell zur Qualifizierung von Softwarekomponenten aufgestellt.



Langer, Stefan;
Analyse innovativer Fertigungstechnologien von Isolationskonzepten für elektrische Traktionsmaschinen. - Ilmenau. - 90 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Im Zuge der flächendeckenden Integration von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen werden neuartige Herstellungsverfahren erprobt, welche die stetig steigenden produktseitigen Anforderungen an Leistung, Haltbarkeit und Sicherheit erfüllen können. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Kunststoffisolationssystem der beiden Motorkomponenten Rotor und Stator. Durch den Kunststoff-Verguss der Kupferwicklungen werden Funktion und Stabilität der E-Maschine gewährleistet. Die vorliegende Arbeit, behandelt die Analyse von Rotoren, die durch den Prozess des Transferpressens gefertigt wurden, sowie Teilsegmente von Statoren, welche durch Duroplast-Spritzguss isoliert wurden. Zu Beginn wird der äußere Zustand der Bauteile direkt nach dem Auswerfen aus der Werkzeugform betrachtet und in Zusammenhang mit den verwendeten Prozessparametern der Anlage gesetzt. Anschließend erfolgen Versuchsreihen zur elektrischen und mechanischen Absicherung sowie die Anfertigung einzelner Querschnittsflächen der im Inneren des Bauteils vergossenen Kupferwicklungen. Durch die Auswertung der Ergebnisse wird die Qualität des Isolationssystems beurteilt, auf dessen Basis die Weiterentwicklung der analysierten Fertigungstechnik sowie die Verwendung des entsprechenden Kunststoffes bestätigt werden kann.



Neupert, Felix;
Analyse und Optimierung von Einflussgrößen des selektiven Lasersinterns von Polymerbauteilen für die Anwendung in der Luftfahrtindustrie. - Ilmenau. - 140 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Additive Fertigungsverfahren bieten eine noch nie dagewesene Flexibilität in der Produktentwicklung. Die Stückkosten der werkzeuglosen Verfahren sind weitgehend stückzahlunabhängig und die Fertigung bedarf keiner Zentralisierung. Diese Vorteile machen die neuartige Verfahrensgruppe insbesondere für die Luftfahrtindustrie attraktiv. Für eine erfolgreiche Etablierung der additiven Fertigung in die alltäglichen Abläufe eines Instandhaltungsbetriebs wie der Lufthansa Technik AG, bedarf es noch der Erarbeitung umfassenderer Erkenntnisse zu den Technologien. Aus diesem Grund analysiert die vorliegende Abschlussarbeit Einflussgrößen des Selektiven Lasersinterns von Polymerbauteilen für die Anwendung in der Luftfahrtindustrie. Neben der Optimierung, zielt die Arbeit vor allem auf die Identifizierung wesentlicher Prozessparameter ab. Damit werden Erkenntnisse für die Zulassung additiv gefertigter Bauteile erlangt. Nach einer Einführung in die Grundlagen der additiven Fertigung, werden die wichtigsten kunststoffbasierten Fertigungsverfahren vorgestellt. Anschließend werden insbesondere der Selektive Lasersinterprozess und die zugehörigen Materialien betrachtet. Dabei wird stets besonderer Augenmerk auf die Anwendung in der Luftfahrt gelegt. Auf Grundlage einer Zusammenstellung und Definition aller essentiellen Prozessparameter des Selektiven Lasersinterns, wird eine Auswahl an Parametern getroffen, die im Zuge dieser Arbeit untersucht werden. Entsprechend dieser Auswahl werden Prüfpläne und Prüfkörper definiert, sowie die Grundlagen der Werkstoffprüfung erläutert. Durch Selektives Lasersintern werden Probekörper aus dem flammhemmenden Kunststoff DuraForm® FR 1200 unter Variation verschiedener Prozessparameter hergestellt. Zur Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter auf die mechanischen Eigenschaften der Proben, dient der Zugversuch. Weiterhin erfolgt die Bestimmung der Oberflächenrauigkeit und der Probendichte zur ausführlichen Analyse der Prüfergebnisse. Die Interpretation der Messergebnisse erlaubt eine Bewertung des Einflusses der Prozessparameter auf die Bauteileigenschaften. Neben grundlegenden Erkenntnissen über das Fertigungsverfahren und das Material werden so vor allem wichtige Informationen für den Zertifizierungsprozess additiver Bauteile gewonnen.



Lorenz, Jan Vincent;
Charakterisierung von Metallpulvern für den SLM-Prozess unter Berücksichtigung der Wiederverwendbarkeit. - Ilmenau. - 107 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Hauptthema dieser Bachelorarbeit ist es die Wiederverwendbarkeit von AlSi10Mg-Pulver für den additiven Fertigungsprozess zu untersuchen. Dazu wurde ein SLM-Drucker der Firma EOS verwendet. Neben der Versuchen zur Wiederverwendung des Pulvers wird auch untersucht, wie sich eine hohe Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung auf das Pulver auswirkt. In beiden Fällen werden Proben aus dem Pulver hergestellt und auf ihre mechanischen Eigenschaften untersucht. Für die Wiederverwendungsversuche wird eine neue Charge an Pulver verwendet. Nach jeder Probenherstellung wird das Pulver abgesaugt und mit einem 90 [my]m Sieb gesiebt und für die nächste Bauteilherstellung verwendet. Dieser Vorgang wurde 25-mal wiederholt. Es wurden Zugstäbe, Kerbschlagproben und kleine Würfel zur Dichtebestimmung hergestellt. Auf den Kerbschlagproben wurde außerdem noch die Rauigkeit bestimmt. Nach jeder Bauteilherstellung wurde außerdem noch das Pulver charakterisiert. Zuerst wurde das die Fließfähigkeit- und Schüttdichte bestimmt. Die Partikelgrößenverteilung wurde durch 4 verschiedene Verfahren bestimmt. Mit Hilfe des Raster Elektronen Mikroskop (REM) und des Computerized Inspection System (CIS) wurden alle Pulverproben ausgewertet. Die Computer Tomography wurde nur an einer Probe durchgeführt. Die Laserdiffraktometrie wurde an 2 Proben angewandt. Um den Einfluss der Feuchtigkeit zu analysieren wurde eine neue Pulvercharge verwendet, um keine anderen Einflüsse mit einzubeziehen. Das Pulver wurde dann in einer Klimakammer gelagert. Eine Probe bei 90% relativer Luftfeuchtigkeit für einen Tag und eine andere Probe für 4 Tage bei 95% relativer Luftfeuchtigkeit. Im Anschluss daran wurden dieselben Proben wie bei der Pulverwiederverwendung hergestellt und ihre mechanischen Eigenschaften wurden untersucht.



Einfluss der mechanischen Softreduction auf stranggegossene Edelbaustähle. - Ilmenau. - 100 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Um die Qualität ihrer Stranggussprodukte zu erhöhen, hat die Georgsmarienhütte mechanische Softreduction in ihren Fertigungsprozess integriert. Es handelt sich um ein Verfahren, bei dem der Strangquerschnitt reduziert wird, während der Stahl noch nicht völlig erstarrt ist. In dieser Arbeit sollte der Einfluss der mechanischen Softreduction auf die Stahlgüten 100CrMnSi6-4 (1.3520), 100Cr6 (1.3505) und 25MoCrS4 (1.7326) untersucht werden. Augenmerk lag vor allem auf Seigerungserscheinungen, Porosität, Versatz der metallurgischen Mitte und der Carbidausbildung. Dabei wurde festgestellt, dass der Bereich, in dem mechanische Softreduction angewendet wird, erheblichen Einfluss auf die Effektivität des Verfahrens hat. Wurde mechanische Softreduction bei zu hohem oder niedrigen Flüssigphasenanteil angewendet, so konnten Innenrisse oder negative Mittenseigerung beobachtet werden. Bei der gut parametrierten Anwendung von mechanischer Softreduction wurden Verbesserungen der Mittenseigerung, Kern- und Mikroporosität erkannt. Bezüglich der Carbidzeiligkeit und -netzwerke war kein signifikanter Unterschied durch die Anwendung des Optimierungsprozesses zu erkennen. Der Anteil an Primärcarbiden im Vorblock fiel durch die Anwendung von mechanischer Softreduction oft geringer aus. Der Mittigkeitsversatz konnte minimiert werden. Weitere Versuche sind noch nötig, um negative Mittenseigerung und Innenrisse zu vermeiden und die Porosität des Materials weiter zu verringern.



Wendland, Saskia;
Luftgekoppelte Ultraschallspektroskopie für die Polymercharakterisierung. - Ilmenau. - 102 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurde der Einsatz der luftgekoppelten Ultraschallspektroskopie für die Materialcharakterisierung von Polymerproben experimentell untersucht. Die bisherige Ultraschallspektroskopie beschränkte sich auf die Kontakt- und Tauchtechnik. Die Methode der Luftankopplung wurde dagegen weitestgehend vernachlässigt. Die luftgekoppelte Ultraschallspektroskopie stellt eine zerstörungsfreie, kontaktlose Alternative zu der Kontakt- und Tauchtechnik in der Werkstoffprüfung und Materialcharakterisierung dar. Die Untersuchungen wurden in einer Transmissionsanordnung durchgeführt. Bei dieser Anordnung wird zur Materialcharakterisierung der transmittierte Schall mit und ohne Probe detektiert und ausgewertet. Aus den detektierten Signalen werden die Übertragungsfunktionen von Schallwandlern und Luftstrecke eliminiert. Das erlaubt eine Aussage über die akustischen Eigenschaften einer Probe. Durch die Auswertung von den erhaltenen Amplituden- und Phasenspektren können Parameter wie die Dickenresonanz, die Phasengeschwindigkeit der quasilongitudinalen Schallwellen und die akustische Dämpfung der Probe bestimmt werden. Aus der Dickenresonanz sind Materialeigenschaften wie die Dichte, die Schallgeschwindigkeit, die akustische Impedanz und der Transmissionskoeffizient ermittelbar. Für die Untersuchungen wurden quasi-homogene Polymerproben und additiv gefertigte Polymerproben verwendet. Die additiven Proben wurden dabei mittels Schmelzschichtungsverfahren gefertigt. Diese sogenannten "Füllgradproben" weisen im Inneren eine Leichtbaustruktur in Honigwabenform auf, welche vom Füllgrad abhängig ist. Die kontrollierte Änderung der inneren Struktur, durch die Variation des Füllgrades und den damit verbundenen geringeren Materialeinsatz, hat auch eine Änderung der akustischen Eigenschaften zur Folge. Der erarbeitete theoretische Ansatz wurde experimentell untersucht und validiert.



Lange, Günther; Tonn, Babette; Lampke, Thomas
Poröse metallische Werkstoffe, insbesondere Aluminiumschäume : Herstellung, Eigenschaften, Potenziale und Forschungsansätze. - Ilmenau. - XII, 156 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Habilitationsschrift 2018


Passekel, Erik;
Prozessentwicklung und -bewertung zum Einsatz von Lasern in der Fertigung von Fahrwerkselementen. - Ilmenau. - 89 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2018

Die Weiterentwicklung von Stabilisatoren erfordert auch immer eine stetige Weiterentwicklung der Produktionsprozesse in der Automobilindustrie. Dabei findet im Unternehmen Mubea in der Fertigung schon länger die Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahlung Anwendung. An diesem Punkt soll diese Arbeit ansetzen und die Laserbearbeitung mittels neu entwickeltem Laser untersuchen. Dabei sind vor allem die unternehmensinternen Richtgrößen, Gummibruch und Anteile der bearbeiteten Fläche, zu untersuchen. Dazu wird ein Versuchsaufbau zur Inbetriebnahme des Lasers entwickelt. Anschließend werden statische und dynamische Haftversuche an der Laserfläche durchgeführt. Des Weiteren ist die bauteilgenaue Rückverfolgbarkeit ein wichtiger Punkt. Hierzu werden Halbzeuge mit Codes markiert, welche anschließend den Serienfertigungsprozess durchlaufen. Dabei wird versucht, diese zu jedem Prozessschritt der Fertigung eines Stabilisators auszulesen. Außerdem wird die Möglichkeit der Markierung von Fertigbauteilen zum Wegfall des Etiketts untersucht. Ein weiterer Untersuchungsgegenstand ist die Entlackung von Teilbereichen der Bauteiloberfläche mittels Laserstrahlung untersucht. Dabei ist das Hauptkriterium die Taktzeit pro Bearbeitungsfläche. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen finden Verwendung als Grundlage, um spätere Serienprozesse zu definieren und zu applizieren.



Technische Potenzialanalyse und Optimierung verschiedener Herstellungsverfahren von räumlich strukturierten, teilmetallisierten Kunststoffbauteilen im Bereich elektrischer Systeme. - Ilmenau. - 178 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2018

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die MID-Technologie für den Einsatz in Elektromotoren untersucht. MID steht für "molded interconnect device" (dt. spritzgegossener Schaltungsträger) und bezeichnet Kunststoffteile mit einer räumlich strukturierten, teilmetallisierten Oberfläche. Das Ziel der Arbeit ist eine technische Potenzialanalyse und Optimierung verschiedener MID-Herstellungsverfahren. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Frage: Wo und in welcher Form kann die MID-Technologie in Elektromotoren eingesetzt werden? Basierend auf einem umfassenden Vergleich der MID-Herstellungsverfahren werden verschiedene Konzepte von MID-Produkten speziell für Außenläufermotoren ausgearbeitet. Die Konzepte veranschaulichen die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten der MID-Technologie und stehen exemplarisch für weitere Anwendungen. Sie zeigen das hohe Potenzial der Technologie auf. Die Konzepte sind hinsichtlich Produkt- und Prozesseigenschaften aufeinander abgestimmt und optimiert. Grundsätzlich kann einerseits festgehalten werden, dass sich einige MID-Herstellungsverfahren sowie angrenzende Themenfelder noch im Forschungs- und Entwicklungszustand befinden. Andererseits bietet die MID-Technologie neue Möglichkeiten bei der Entwicklung von hochfunktionellen Produkten.