Bachelorarbeiten

Im Zuge dieser Bachelorarbeit wurden In-Situ Messungen der mechanischen inneren Spannungen an galvanischen Nickelüberzügen durchgeführt. Hierfür wurden Nickelabscheidungen in einem selbst entwickelten Versuchsaufbau unter verschiedenen Abscheideparametern durchgeführt. Die Messungen der inneren Spannungen erfolgte mittels eines Internal-Stress-Meter (IS-Meter) parallel zur Abscheidung. Für die Abscheidungen wurden drei Materialvariationen von hochreinem Nickel der Firma hpulcas GmbH sowie kommerzielle Nickelcoins als Anodenmaterial verwendet. Für jedes Anodenmaterial wurden Abscheidungen mit zwei verschiedenen Netzmitteln (PFOS und SDS) sowie vier verschiedenen Natriumbromid-Konzentrationen durchgeführt, um die Effekte von Anodenmaterialien und Elektrolytzusammensetzungen auf die inneren Spannungen zu charakterisieren. Außerdem wurden licht- sowie rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von den Schichten und den Anoden angefertigt. Des Weiteren wurden die Anoden und Kathodenpotentiale während der Abscheidungen untersucht und es erfolgte die Bestimmung und Auswertung der kathodischen und anodischen Stromausbeuten, sowie die Analyse des pH-Wertes. Zudem wurden mehrere Elektrolytproben mittels gravimetrischer Titration untersucht. Die Messungen zeigten, dass die Anodenmaterialien von hpulcas nur bei bestimmten Elektrolytzusätzen geringere innere Spannungen verursachen. Außerdem zeigten die Untersuchungen, dass Natriumbromid innere Spannungen verursacht, sowie, dass PFOS als Netzmittel höhere innere Spannungen erzeugt als SDS. Die erzielten Erkenntnisse ermöglichen Perspektiven für weiterführende Untersuchungen bei abweichenden Abscheideparametern.

Das Spritzgießen ist eine der fortschrittlichsten Verarbeitungstechnologien und bildet einen bedeutenden Anteil in der kunststoffverarbeitenden Industrie. Um die hohe Qualität der Produkte zu gewährleisten, kann der Einsatz von Bildverarbeitungssensoren bei der Qualitätsprüfung der industriellen Kunststoffproduktion die Effizienz der Prüfung erheblich steigern. Ziel dieser Arbeit ist es, die Faktoren der Beleuchtungsbedingungen zu untersuchen, die die Erkennungsrate von Spritzgussfehlern beeinflussen und mögliche Optimierungslösungen für die industrielle Produktion zu finden. Auf Basis einer Literaturrecherche werden die Grundlagen der Bildverarbeitung, der Beleuchtungstechniken und der Eigenschaften von Spritzgießfehlern betrachtet. In einem Vorversuch wurden Bilder von fehlerhaften Spritzgussteilen unter verschiedenen Beleuchtungsbedingungen ausgewertet, um die möglichen Einflussfaktoren auf die Fehlererkennungsrate zu analysieren. Im Hauptversuch wurde anhand von Spritzgussteilen mit Farbschlieren und unvollständiger Formfüllung der Einfluss der Farbtemperatur und des Einfallswinkels der Lichtquelle untersucht. Zudem wurde der Einfluss von Fremdlicht in der Versuchsumgebung analysiert. Schließlich wurden basierend auf den Versuchsergebnissen mögliche Optimierungen und Ansätze für zukünftige Versuche vorgestellt.

Moderne Spritzgießmaschinen sind in der Lage hochpräzise Bauteile in hoher Stückzahl für die Kunststoffindustrie zu produzieren. Der Gestaltungsfreiheit der Bauteile sind dabei kaum Grenzen gesetzt. Zudem ist auf der breiten Materialpalette für fasst jede Anwendung die richtige Eigenschaft zu finden. Die wahre Stärke des Spritzgießprozesses liegt allerdings nicht nur in der Flexibilität und Schnelligkeit, sondern insbesondere in der Wiederholbarkeit. Der Spritzgießprozess als solches, ist hinreichend genau erforscht, um gute Bauteilqualitäten in hohen Stückzahlen mit wenig Ausschuss erzielen zu können, weshalb die weitere Optimierung des grundsätzlichen Prozesses nicht zielführend ist. Speziell die schwankenden Materialeigenschaften innerhalb einer Charge sind für steigende Ausschusszahlen verantwortlich und belasten daher die Kunststoffindustrie enorm. Insbesondere Bauteile die aus recycelten Kunststoffen hergestellt werden, sind von dieser Problematik betroffen, da je nach Recyclingprozess die Materialeigenschaften unterschiedlich stark schwanken können. Somit kann der Spritzgießprozess nicht optimal eingestellt werden. Die Motivation dieser wissenschaftlichen Arbeit ist die Steigerung der Effizienz und Qualität des Spritzgießprozesses durch kontinuierliche Überwachung der Viskosität mittels eines InLine Rheometers. Basierend auf der Rheologie von Kunststoffen im Spritzgießprozess, wird ein InLine Rheometer ausgelegt, welches durch InLine Druck- und Temperaturmessung das Materialfließverhalten der Kunststoffschmelze während des Einspritzprozesses überwachen soll. Basierend auf wissenschaftlicher Literatur wurden Druck-, Durchsatz- und Temperaturverhalten von Kunststoffschmelzen in Spritzgießmaschinen analysiert und Einflussmöglichkeiten auf die Viskosität der Schmelzen erarbeitet. Weiterhin wird ein Überblick über den Kenntnisstand der InLine Messungen gegeben. Diese Literaturrecherche bildet die wissenschaftliche Grundlage zur mathematischen Modellierung, sowie zur Auswahl geeigneter Komponenten. Weiterhin wurden die Erkenntnisgewinne genutzt, um ein ingenieurgerechtes Lastenheft mit technischem Entwurf zu erstellen. Das InLine Rheometer ist für die Spritzgießmaschine KM 160 CX ausgelegt und wird an den Zylinderkopf, der direkt hinter der Plastifiziereinheit verschraubt ist, montiert. Die Geometrie und Abmessungen der Kanalführung wurden so original wie möglich konzipiert, um höhere Druckverluste, aufwendige Montage und Bauraumprobleme zu vermeiden. Lediglich die Abmessungen der einzelnen Bauteile haben sich aufgrund der benötigten Sensorik deutlich verändert. Sind alle Komponenten wie vorgesehen montiert, können in der Kanalführung nur geringfügige Änderungen im Vergleich zum Originalzustand festgestellt werden. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Messbohrungen, unterscheidet sich die äußere Gestalt der InLine Rheometer-Komponenten deutlich vom vorherigen Design der Spritzgießmaschine. Der technische Entwurf des InLine Rheometers ist das Ergebnis aus unterschiedlichen Konzepten, sowie der rheologischen, thermischen und mechanischen Auslegung aller Komponenten. Dazu gehören das Gehäuse mit Kanalführung und Sensorbohrungen, sowie Düse, Sensoren, Stopfen und Heizmanschetten. Alle zu fertigenden Bauteile sind zusätzlich in einer fertigungsgerechten Einzelteilzeichnung dargestellt. Kaufteile wie geeignete Sensoren und Heizmanschetten wurden auf Grundlage der Prozessparameter begründet ausgewählt. Die Auswahl des Materials C60E wurde sowohl von thermischer, als auch von mechanischer Seite aus diskutiert. Vorüberlegungen zur Erstellung verschiedener Konzepte, wurden durch die Anfertigung eines Forderungsplans und einer Kombinationstabelle angestellt. Das umgesetzte Konzept ist eine Kombination zweier Einzelkonzepte, welche durch eine tiefgründige Bewertung, anhand gewichteter Kriterien, zur weiteren Untersuchung ausgewählt wurden. Nach abgeschlossener Fertigung und Montage des InLine Rheometers, werden zahlreiche Versuche durchgeführt, um die Reproduzierbarkeit und Genauigkeit des Messprozesses zu überprüfen. Anschließend soll das InLine Rheometer, wie bereits angedeutet, auf Basis von computergestützter Intelligenz den Spritzgießprozess kontinuierlich überwachen. Daraufhin soll die Spritzgießmaschine in der Lage sein, den Prozess je nach Material-fließverhalten optimieren zu können. Das Lastenheft liegt der Arbeit in Form einer CD bei. Zur Orientierung während des Lesens wurde der Arbeit eine schematische Darstellung des InLine Rheometers im Format 2:1 in ausklappbarer Form angehängt.

In dieser Bachelorarbeit wurde das zerstörungsfreie Prüfverfahren Thermografie zur Erkennung von Spritzgießfehlern genutzt, um eine hohe Bauteilqualität zu gewährleisten und Ausschuss zu minimieren. Die Zielsetzung bestand darin, herauszufinden, welche Störquellen, Parameter und technischen Kennwerte die Thermografie beeinflussen und begrenzen, um auf dieser Basis Möglichkeiten darzulegen, welche die Erkennungsrate des Prüfverfahrens optimieren. Hierzu wurden aufbauend auf einer Literaturrecherche thermografisch detektierbare Spritzgießfehler und deren Entstehung erläutert, sowie das Thermografie- und Spritzgießverfahren vorgestellt. Daraufhin wurden erste fehlerfreie Prüfkörper hergestellt, durch Anpassungen der Maschinenparameter konnten im Anschluss fehlerbehaftete Teile mit Vakuolen erzeugt werden. Für diese wurden folglich Grenzwerte zur erfolgreichen Nutzung des Prüfverfahrens erarbeitet und der Mehrwert einer zweiten Thermografiekamera evaluiert. Ein besonderes Augenmerk wurde daraufgelegt, welchen Einfluss sowohl eine Änderung der Bauteildicke, als auch die Variation der Einspritzgeschwindigkeit, auf die Erkennungsrate der Vakuolen haben. Durch gezielte Versuche konnten neben diesen Effekten auch Zusammenhänge zu weiteren technischen Grenzwerten dargelegt werden. Mögliche Optimierungen, besonders durch die Nutzung einer zweiten Thermografiekamera, konnten aufgezeigt werden.

Im Rahmen einer aktuellen Forschungsfrage der Raesch Quarz (Germany) GmbH, einem Hersteller von Quarzglas- und Quarzgutprodukten, befasst sich diese Arbeit mit Nutzungskonzepten für den bei der Produktion anfallenden Ausschuss. Es handelt sich um ein Hochleistungsmaterial, welches in einem kostenintensiven Prozess aus höchstreinen, intensiv aufbereiteten Quarzsanden unter komplexen Bedingungen und bei hohen Temperaturen erschmolzen wird. Der bisherige Umgang mit dem Produktionsausschuss führt dadurch zu hohen finanziellen Verlusten für das Unternehmen. Zu Beginn der Bemühungen hin zu einer verlustärmeren Verfahrensweise konzentriert sich diese Arbeit insbesondere auf eine Aufbereitung des Materials für eine potentielle Rückführung in den eigenen Schmelzprozess, wie es in anderen Bereichen der Glasindustrie üblich ist. Dazu wurde ein eigener Mahlbehälter für Laborversuche zur kontaminationsarmen Zerkleinerung des Ausschussmaterials gebaut und getestet. Anschließend erfolgte eine Charakterisierung des entstandenen Mahlgutes hinsichtlich der Partikelgrößenverteilung sowie unter anderem durch Lichtmikroskopie und Differential Scanning Calorimetry-Messungen. Im Ergebnis entsteht ein Quarzglaspulver, welches gegenüber einem anderen, konventionellen Zerkleinerungsverfahren vergleichsweise wenig metallische Verunreinigungen enthält und sich für Schmelzversuche zu neuen Quarzglasprodukten anbietet. Darüber hinaus werden weitere Ansätze zur Beeinflussung der Wiedereinschmelzbarkeit und für alternative Verwertungsmöglichkeiten kurz vorgestellt. Schließlich konnten, neben der Raesch Quarz (Germany) GmbH selber, auch externe Interessenten für das Pulver als SiO2-Rohstoff gefunden werden.

Die Verwendung von kohlenstofffaserverstärkten Bauteilen steigt wegen ihrem geringen Gewicht und mechanischen Eigenschaften stetig. Um ressourcenschonender und kostengünstigere kohlenstofffaserverstärkte Kunstoffbauteile fertigen zu können, wird die Alternative der rezyklierten Kohlenstofffasern erforscht. Für die mechanischen Eigenschaften faserverstärkter Kunststoffe ist die Faserlänge ein entscheidender Faktor. Während die Faserlängenreduzierung für Glasfasern und Kohlenstofffasern in verschiedenen wissenschaftlichen Arbeiten dokumentiert ist, existieren bisher nur wenige veröffentlichte Untersuchungsergebnisse über die Faserlängenverkürzung von rezyklierten Kohlenstofffasern im Spritzgusswerkzeug. Im Rahmen dieser Arbeit werden verschiedene Prozessparameter analysiert, die einen Einfluss auf die Faserlängen im Werkzeug besitzen könnten. Hierfür wurden Prüfkörper aus Polypropylen (PP) mit 20 Gew.-% pyrolysierten Kohlenstofffasern und PP mit 20 Gew.-% Kohlenstofffasern aus Industrieverschnitten hergestellt. Nach einer Probenentnahme und Kalzinierung wurden die vorliegenden Faserlängen mithilfe einer Mikroskopbetrachtung ermittelt und statistisch ausgewertet. Es wurden verschiedene Stufen der Prozessparameter auf der Spritzgießmaschine eingestellt, um mögliche Zusammenhänge zwischen den Parametern und deren Einfluss auf die Faserlängen überprüfen zu können.

Das MoldJet®-Verfahren ist ein neuartiges sinterbasiertes, additives Fertigungsverfahren. Während des Druckprozesses wird eine Metallpulver-Suspension mittels Slot-Die-Coating in eine Negativform aus einem wachsartigen Polymer gerakelt. Durch zyklisches Durchlaufen der Prozessschritte Formherstellung und Formfüllung entsteht schichtweise ein stabiles Grünteil. In dieser Arbeit wird eine für dieses Verfahren geeignete Suspension aus einer Wolfram-Schwermetalllegierung entwickelt. Ein alternatives Bindersystem wird umfangreich getestet. Dazu erfolgt die rheologische Charakterisierung mehrerer Zusammensetzungen der Suspension. Deren Eigenschaften werden auf die chemischen Eigenschaften des Bindemittels zurückgeführt. Anhand eines entwickelten Anforderungsprofils wird die Suspension auf das Verfahren angepasst. Zu dieser Funktionalisierung dienen mehrere Additive. Deren Auswahl erfolgt anhand von Messungen der Rheologie sowie mit einem Grindometer. Kontaktwinkelmessungen auf dem wachsartigen Polymer, das als Formmaterial dient, charakterisieren das Benetzungsverhalten der Suspension. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Druckbarkeit der entwickelten Suspension an der MoldJet-Anlage validiert. Entstandene Fehlerbilder werden analysiert, Optimierungspotentiale erkannt und drucktechnisch umgesetzt. Die Pulverbeladung der Suspension wird anhand der Ergebnisse der Druckversuche skaliert. Abschließend wird die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften nachgewiesen.

Ziel dieser Arbeit ist es, die pH-Sensitivität von Hämatit in Bezug auf die zugehörigen Ramanspektren zu diskutieren. So könnte zukünftig eine neue Methode der optischen pH-Wert Messung entstehen. Dafür wird mittels Ramanspektroskopie innerhalb der Ramanspektren nach Veränderungen gesucht, welche durch eine pH-Wert Änderung induziert werden. Zuerst wurden vollflächige Hämatitproben in pH-Pufferlösungen vermessen, um zu bestimmen, ob eine pH-Sensitivität vorliegt. Im Anschluss daran wurden zwei strukturierte Hämatitsonden hinsichtlich ihrer Raman-Aktivität sowie verwendbarer Strukturgrößen charakterisiert. Die vollflächigen Hämatitproben wurden in einem pH-Bereich von pH 5 bis pH 8 anhand ihrer Spektren untersucht. Dabei konnten keine relativen Intensitätsänderungen, die einen Rückschluss auf eine pH-Sensitivität zulassen, gefunden werden. Auch die Entstehung neuer Intensitätsmaxima innerhalb des Spektrums, die eine Verbindung zu den verwendeten pH-Werten aufweisen, konnte nicht festgestellt werden. Aus diesem Grund wurden die vollflächigen Hämatitproben als nicht pH-sensitiv eingestuft. Darauf hin wurden die strukturierten Hämatitsonden spektroskopiert, um die Signalintensität verschiedener Strukurgrößen zu charakterisieren. Diese Untersuchung ergab, dass eine ähnliche Ramanaktivität wie bei den vollflächigen Proben vorliegt, welche jedoch von den gemessenen Strukturgrößen abhängig ist. Abschließend lässt sich keine pH-Sensitivität der Hämatitproben erkennen, was eine Nutzung dieses Materials für die Entwicklung zukünftiger Methoden zur optischen pH-Wert Messung unattraktiv macht.

In vorliegender Arbeit werden kunststoffbeschichtete Kupferdrähte (Hairpins) für den Stator eines Elektromotors betrachtet. Es werden drei Drahtkonfigurationen im Labor und auf einer der 13 Fertigungsanlagen untersucht. Diese unterscheiden sich bei gleichbleibender Außenabmessung in Kupferquerschnitt, Beschichtungsstärke, Beschichtungswerkstoff und Kupferqualität. Ziel ist es, zu prüfen, ob die Parameter der Biegeprozesse für unterschiedliche Drahtkonfigurationen anhand eines Faktors optimiert werden können. Dafür werden die Laborergebnisse ausgewertet und Versuche an der Serienanlage durchgeführt. Das Ergebnis der Untersuchungen ist, dass es durch verschiedene Rahmenbedingungen der Hairpin-Anlagen nicht möglich ist, die Parameter über einen Faktor an das veränderte Material anzupassen. Es muss für jeden Pintyp die Geometrie und 3D-Biegeposition in Abhängigkeit des Werkstückträgers manuell angepasst werden. Diese individuelle Einstellung wird exemplarisch für eine Anlage und einen Pintypen durchgeführt.

Am Fraunhofer Institut für angewandte Optik und Feinmechanik entstehen im Institutsalltag häufig Verbindungsaufgaben. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es eine Montagestrategie zu entwickeln, mit welcher man unterschiedliche Materialien verschiedener Geometrien miteinander verbinden kann. Dazu wurde mit Hilfe des Vorgehensmodell Kanban ein Montageprogramm an der Maschine AL 2000 der Firma ficonTEC Service GmbH entwickelt. Als Beispiel für eine Verbindung wurde das Fügeverfahren „Kleben” verwendet. Am Ende der Entwicklungsphase wurde ein Scherversuch durchgeführt. Mit Hilfe von Testklebungen während der Entwicklungsphase konnte gezeigt werden, dass unterschiedliche Materialien verschiedener Geometrien gefügt werden können. Darüber hinaus gab der Scherversuch erste Indizien dafür, dass die Montagestrategie Klebverbindungen mit gewünschten Scherfestigkeiten erreichen kann. Das Montageprogramm wurde im modularen Design erstellt, wobei jedes einzelne Modul einen bestimmten Arbeitsschritt der Montage repräsentiert. Auf dieser Grundlage können nun neue Verbindungsaufgaben gelöst und das Montageprogramm weiterentwickelt werden.

In dieser Arbeit wird das Benetzungsverhalten des Kiefernkernholzextrakt, einem hochviskosen, antibakteriellen Medium, untersucht. Mit Eigenschaften zur Verhinderung der Keimbildung mehrerer multiresistenter Bakterien entsteht ein großes Anwendungsspektrum für das Extrakt. Vorteilhaft gegenüber Spänen der Kiefer ist es, auch beispielsweise Folien benetzen zu können. Im Rahmen der Arbeit wird die Viskosität des Mediums in Abhängigkeit von der Temperatur untersucht und darauffolgend Kontaktwinkel- und Oberflächenspannungsuntersuchungen durchgeführt. Als Probekörper zur Benetzung werden hierfür verschiedene biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe wie beispielsweise Polylactide verwendet. Die Oberflächenspannungen der Probanden werden über die Kontaktwinkel mit destilliertem Wasser, Ethylenglycol, Dimethylsulfoxid und anschließender Auswertung über die OWRK-Methode berechnet. Mithilfe von mehreren Kiefernkernholzextrakt-Ethanol Mischungsverhältnissen, kann die reine Extraktoberflächenspannung bestimmt werden. Eine Auswertung von mehreren Reibversuchen, welche den mechanischen Abrieb feststellen, runden die Arbeit ab.

Für die mechanischen Eigenschaften faserverstärkter Kunststoffe ist die Faserlänge von immenser Bedeutung. Es wurde zwar bereits der Einfluss einer großen Anzahl von Faktoren, wie z.B. Prozessparameter oder Schneckenabmessungen untersucht, jedoch blieb eine Betrachtung des Einflusses der Viskosität des Matrixmaterials bisher aus. Ziel dieser Arbeit war es, eben diesen Einfluss auf die resultierende Faserlänge von Kohlenstofffasern nach dem Extrudieren und dem Spritzgießen zu erforschen und in eine allgemeingültige Aussage zu überführen. Hierfür wurde zunächst das Granulat durch Compoundierung am gleichläufigen Doppelschneckenextruder hergestellt und später durch Spritzgießen weiterverarbeitet. Nach jedem Verarbeitungsschritt wurden Proben entnommen und die vorliegenden Faserlängen mittels Mikroskopbetrachtung nach einer Kalzinierung des Verbundes ermittelt. Diese Vorgehensweise wurde für zwei verschiedene Matrixwerkstoffe mit unterschiedlicher Viskosität durchgeführt, wobei pro Matrixwerkstoff Granulat und später Spritzgießteile mit einem Faservolumengehalt von 10%, 20% und 27% hergestellt wurden, um die Existenz eines möglichen Zusammenhangs von Viskosität und Fasergehalt zu überprüfen. Des Weiteren wurden die mittels Spritzgießen hergestellten Prüfkörper einem Zugversuch unterzogen, um deren mechanischen Eigenschaften zu prüfen und die gemessenen Faserlängen zu untermauern.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit wurde ein Messplatz für zeitaufgelöste Photolumineszenz-Messungen (engl. TRPL) mittels zeitkorreliertem Einzelphotonenzählen (TCSPC) erfolgreich aufgebaut. Dazu wurden wichtige Kennwerte wie die Instrumentenfunktion, der Spotdurchmesser und die Leistung des Lasers selbst vermessen und bewertet. Anschließend wurde der Messplatz erfolgreich an einer Probe unter Standardbedingungen getestet, sowie der Einfluss des Streulichtes auf die Messung untersucht. Nach erfolgreicher Demonstration des Messplatzes unter Standardbedingungen wurde gezeigt, dass in situ TRPL Messungen an Doppelheterostrukturen in einer elektrochemischen Zelle mit diesem Messplatz möglich sind und verwertbare Ergebnisse liefern. Dabei wurde der Einfluss des Elektrolyten, der Spannung und Beleuchtung auf die Lebensdauer bei maximaler Anregungsdichte untersucht. Die größte Erkenntnis aus den Experimenten war dabei die Tatsache, dass sich die Lebensdauern der Probe verringern, sofern der Betrag der angelegten Spannung erhöht wird. Dabei wurde auch festgestellt, dass es durch das Anlegen einer Spannung sowohl zu einer reversiblen, als auch einer permanenten Änderung der Lebensdauern kommt. Als Erklärung für die reversible Änderung der Lebensdauer wurde Ladungstrennung im Absorber der Doppelheterostruktur und Grenzflächenrekombination vorgeschlagen.

In vielen Industriebereichen werden endlos faserverstärkte thermoplastische Kunststoffe (Organobleche) als eine Alternative zu klassischen Konstruktionswerkstoffen verwendet. Sie besitzen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften verbunden mit einer geringen Dichte und sind daher eine zentrale Schlüsseltechnologie für Leichtbauanwendungen. Neben der Nutzung von Organoblechen treten auch während der Herstellung verschiedene Umweltbelastungen auf. Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Ökobilanz für Organoblechbauteile in Abhängigkeit des Fertigungsverfahrens. Die Ökobilanzierung im Rahmen der Arbeit erfolgt auf Grundlage der Normreihe DIN EN ISO 14040/44. Für die Erstellung der Ökobilanz werden die Energieverbrauchswerte, die notwendigen Stoffe für die Herstellung unterschiedlicher Matrix- und Fasermaterialien sowie die Energieverbrauchswerte verschiedener Herstellungsverfahren untersucht. Zudem werden Versuche an einer Thermoform- und einer Direktextrusionsanlage zur Ermittlung der erforderlichen Energie durchgeführt. Die ermittelten Energiewerte werden anhand einer Ökobilanzierungssoftware interpretiert. Danach erfolgt die Auswertung der Ergebnisse und ein Vergleich der unterschiedlichen Materialkombinationen und Herstellungsverfahren. Abschließend wird eine ökologische Empfehlung für die industrielle Herstellung von Organoblechen gegeben

Dünne Schichten sind ein wichtiger Bestandteil integrierter Schaltkreise, die aus der Mikro- und Nanotechnologie nicht mehr wegzudenken sind. Das Phänomen der Festkörperentnetzung kann schwerwiegende Ausfälle solcher Schaltungen verursachen. Diese Arbeit möchte erforschen, wie der Entnetzungsprozess abläuft und wie man ihn verhindern kann. In dieser Studie wurden zwei verschiedene Analysemethoden basierend auf der Morphologie der Proben und deren optischen Eigenschaften verwendet, um die Aktivierungsenergie des Entnetzungsprozesses zu bestimmen. Um den Einfluss einer Passivierungsschicht auf den Entnetzungsprozess durch Analyse der Morphologie zu untersuchen, wurden dünne Schichten von 20 nm auf Si-Substraten abgeschieden und diese durch Abscheidung einer SiO2-Schicht von 20 nm darüber passiviert. Diese Proben wurden in festgelegten Intervallen auf drei verschiedene Temperaturen erhitzt. Die Analyse der Morphologie wurde durch Analyse von SEM-Bildern der zu unterschiedlichen Zeiten getemperten Proben durchgeführt. Das Ziel der zweiten in dieser Arbeit vorgeschlagenen Methode war es, die optischen Eigenschaften der Proben zu verwenden, um die Aktivierungsenergie der Proben zu berechnen. Es wurde die gleiche Stapelanordnung der Proben verwendet, mit dem einzigen Unterschied, dass die Schichten auf transparenten SiO2-Platten abgeschieden wurden. Um den Einfluss einer Passivierungsschicht auf die Kristallinität der Proben zu untersuchen, wurde eine XRD-Analyse der auf den amorphen SiO2-Platten abgeschiedenen Proben durchgeführt. Zusammenfassend wurde beobachtet, dass die für den Beginn der Festkörperentnetzung erforderliche Temperatur durch die Abscheidung einer Passivierungsschicht gestiegen ist. Des Weiteren wurde entdeckt, dass die Abscheidung einer Schicht auf dem dünnen Film zu einer vorzeitigen Entnetzung des Films führen kann.

Gegenstand dieser Arbeit ist der mögliche Einsatz von TiN-Schichten als Diffusionsbarriere zur Verhinderung der Oberflächendegradation von Goldoberflächen. Grundvoraussetzung für die Diffusionsuntersuchung an einem Gold-TiN-Schichtsystem ist eine sehr gute Haftung einer galvanisch aufgebrachten Goldschicht auf mittels PVD/CVD abgeschiedenen TiN-Schichten. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es somit, einen möglichen Prozessablauf für die haftfeste galvanische Goldbeschichtung von Titannitrid zu untersuchen. Durch einen Temperprozess nach der Vorvergoldung kann die Haftung des abgeschiedenen Vorgoldes soweit verbessert werden, sodass dieser Prozess als Haftungsgrundlage für die abschließend aufgebrachte Reingoldschicht dienen kann. Die Oxidation der TiN-Schichten während des Temperprozesses beim Zutritt von Sauerstoff beeinträchtigt die Haftung der Reingoldschichten stark. Unterschiedliche Vorbehandlungsabläufe, wobei vor allem die Nutzung einer kathodischen Entfettung entscheidend ist, beeinflussen die Beschichtung im Vorgold-Elektrolyten bezüglich der abgeschiedenen Materialmenge und der Gleichmäßigkeit der erzeugten Schicht. Dies wirkt sich auf das Dewetting der Schichten während des Temperprozesses aus. Jedoch zeigen nur Arc-TiN sowie CVD-Schichten dieses Verhalten, nicht die Magnetron gesputterten Schichten. Schichtstärke und Ofentemperatur bestimmen bei konstanter Haltezeit die Ausprägung des Dewettings. Es wurde somit demonstriert, dass die haftfeste galvanische Vergoldung von Titannitridschichten, wenn die beiden Faktoren Temperprozess und Vorbehandlung richtig gewählt sind.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden verschiedene Wickeldrahtisolationssysteme im Bezug zur Medienbeständigkeit untersucht. Dafür wurden Wickellocken zur Hälfte in organischen Säuren, Basen, VE-Wasser, Ölen, sowie Gemischen daraus ausgelagert. Im Anschluss wurden die Proben durch Bleistifthärtemessungen, Schliffe und Isolationswiderstandsmessungen auf Rissbildung und Alterung untersucht. Reine organische Säuren, VE-Wasser, Öle und niedrig konzentrierte Basen zeigten keine Rissbildung. Hier war ein zeitabhängiger hydrolytischer Angriff an der Isolation feststellbar. Nur durch einen hohen Alkalienanteil kam es zur schneller Rissbildung und einem Ausfall der isolierenden Eigenschaften der Kunststoffe. Anhand des Isolationssystems aus Polyesterimid als Grundschicht und Polyamidimid als Deckschicht wurde der Einfluss von Konzentration von Natronlauge, Temperatur und mechanischer Belastung analysiert. Hier zeigte sich, dass die Risse erst ab einer Konzentration an Natronlauge von 0,5 % Risse zu finden waren. Die Rissentstehungsdauer folgte bei höheren Konzentrationen einer umgekehrten Proportionalität. Der Temperatureinfluss auf die Rissbildungsdauer folgt bei Temperaturen über 60 ˚C einer linearen Funktion, darunter konnte eine Halbierung der Beständigkeitsdauer bei Temperaturerhöhung um 10 K festgestellt werden. Weiterhin ergab sich, dass der Bereich zwischen 5 % und 15 % Dehnung am kritischsten gegenüber der Rissbildung zu sehen ist. Zur Rissentstehung selbst konnten zwei Hypothesen formuliert werden. Am wahrscheinlichsten ist eine spannungsinduzierte Rissbildung im Polyamidimid, jedoch könnte es auch im Polyesterimid durch Versprödung zur Rissbildung kommen oder ein Mischangriff vorliegen. Beim Vergleich verschiedener Isolationssysteme konnte festgestellt werden, dass die Beständigkeit durch die Verwendung von reinen PAI-Drähten erhöht werden kann. Nur die mit PEEK isolierten Drähten hielten allen Belastungen ohne Verlust der Isolationseigenschaften stand.

Ziel der Arbeit ist die Weiterentwicklung des Glassystems um das SCHOTT Xensation® α. Hauptaugenmerk wird hierbei auf eine Verbesserung der Vorspannbarkeit durch Zusammensetzungsvariation gelegt. Dazu wurden im Labor verschiedene Gläser hergestellt. Ausgangspunkt ist eine Nachschmelze des Materials SCHOTT Xensation® α als Referenz, da Untersuchungen an Versuchsschmelzen im Vergleich zu großtechnisch gefertigten Gläsern häufig abweichende Eigenschaften zeigen. Die anderen borhaltigen Lithium-Aluminosilikat (LABS)-Gläser lehnen sich in ihrer Zusammensetzung an die des SCHOTT Xensation® α an. Variationen werden durch Änderungen des Bor-, Natrium- und Erdalkali-Gehaltes durchgeführt, sodass die restlichen Komponenten in konstanten molaren Anteilen vorliegen. Von den erstellten Gläsern wurden Dichte, Brechungsindex, Glasübergangstemperatur und Ausdehnungskoeffizient bestimmt. Außerdem wurde ihre Vorspannbarkeit spannungsoptisch charakterisiert. Im Vergleich mit der Zusammensetzung konnten verschiedene Abhängigkeiten erkannt werden. So sind mit steigendem Erdalkali- und sinkendem Bor-Gehalt eine Steigerung der Druckspannung und ein Abfallen der Spannungstiefe festzustellen. Dabei kann jedoch nicht zwischen Bor und Erdalkalien differenziert werden. Des Weiteren kann mit einem sinkenden Natrium-Gehalt eine tendenzielle Erhöhung der Spannungswerte in 30 [my]m Tiefe beobachtet werden. Gleichzeitig werden größere Druckspannungstiefen beim Lithium-Natrium-Austausch erreicht, jedoch erfolgt eine Verringerung dieser beim Natrium-Kalium-Austausch. Schlüsselworte: LABS-Glas, chemisches Vorspannen, Ionen-Austausch, spannungsoptische Messung

Schaumstoffe zeichnen sich durch ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten aus. Neben Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Schaumstoffen wie Schaumextrusion gibt es Methoden, um duroplastischen Schaum herzustellen. Bei der Schäumung von Polyurethan wird sich die Reaktion von Isocyanat mit Wasser zu Nutze gemacht, bei der als Treibgas wirkendes Kohlenstoffdioxid entsteht. Die vorliegende Bachelorarbeit setzt sich mit den Regelungsmöglichkeiten des Reaction Injection Molding-Verfahrens (RIM) auseinander. RIM ist ein weit verbreitetes Verfahren zur Fertigung von duroplastischen Polyurethanschaum. Hierbei werden die dazu benötigten Komponenten Polyol und Isocyanat automatisch dosiert und gemischt. Im Rahmen der Arbeit wird eine Übersicht über den Anlagenaufbau und die beiden Bestandteile Polyol und Isocyanat gegeben. Es werden potenzielle Fehlerquellen betrachtet und Möglichkeiten zur Überwachung des Prozesses diskutiert. Unterschiedliche Sensoren für die Messung verschiedener Größen werden ausgewählt. In den Versuchsreihen werden Schäumversuche mit verschiedenen Mischungsverhältnissen durchgeführt und die Sensoren auf ihre Funktionsfähigkeit getestet. Die hergestellten Schäume werden auf ihre mechanischen Eigenschaften untersucht. Die unterschiedlichen Schäume werden verglichen und ihre jeweilige Aushärtung analysiert. Zusammenhänge zwischen den gemessenen Größen werden aufgestellt.

Die Entwicklung von naturfaserverstärkter Biokunststoff ist ein wachsender Markt. Durch die Einarbeitung von Naturfasern kann sich das Elastizitätsmodul des Verbundwerkstoffs erhöhen. Auf der Grundlage von Literaturstudien wurde die Anwendbarkeit eines Forschungsmodells für naturfaserverstärkte Polymere untersucht. Durch den Vergleich von mikroskopischen Bildern mit Zugversuchen an reinen Sisalfasern wurde eine Versuchsstrategie entwickelt, die auf die Auswirkung von geometrischen Variationen auf die mechanischen Eigenschaften von Naturfasern abzielt. Geometrische Variationen innerhalb der Versuche werden untersucht. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird das Elastizitätsmodul von sisalfaserverstärktem PLA berechnet und mit den Messergebnissen abgeglichen. Abweichungen beim Vergleich von berechneten und gemessenen Elastizitätsmodulen werden untersucht, um deren Ursachen zu verstehen.

Für faserverstärkte Kunststoffe (FVK) ist die resultierende Länge der Fasern von elementarer Bedeutung, da diese großen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften, Steifigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit, hat. Während die Herstellung solcher Formteile üblicherweise auf einem Extruder erfolgt, bietet der Innenmischer einen neuen Ansatz für die Compoundierung faserverstärkter Kunststoffe. Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Analyse des Werkstoffverhaltens von Kohlenstofffasern gegenüber Glasfasern bei der Verarbeitung auf einem Miniatur-Innenmischer. Im Rahmen der Arbeit wurde zuerst eine umfassende Literaturrecherche durchgeführt, auf deren Grundlage der Innenmischer, verschiedene Arten von FVK sowie die Schädigungsmechanismen von Fasern während der Verarbeitung dargestellt wurden. Zudem wurden die Einflussfaktoren auf die Faserverkürzung während der Verarbeitung im Miniatur-Innenmischer herausgearbeitet, woraufhin die beiden Prozessparameter, Rollungen und Ausgangsfaserlänge, als Variationsparameter für die Versuche ausgewählt wurden. In der anschließenden Versuchsphase wurde neben dem Einfluss der beiden Prozessparameter auf die resultierende Faserlänge zudem speziell der Einfluss des Fasertyps auf die resultierende Faserlänge im Verbund untersucht. Dabei wurden sowohl die geometrischen Unterschiede des Durchmessers zwischen den beiden Glasfasern als auch die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften zwischen der Kohlenstofffaser und den Glasfasern herausgearbeitet.

Die Ober- und Grenzflächen spielen eine zentrale Rolle für die Funktionsweise von Bauelementen der Optoelektronik sowie der Micro- und Nanotechnologie. Die Arsen-terminierte Silizium(100)-Oberfläche, die als virtuelles Substrat für das Aufwachsen von optoelektronischen Anwendungen wichtiger direkter Halbleiter verwendet werden kann, ist ein Beispiel dafür. In dieser Arbeit wurde diese Oberfläche erstmals mit polarisationsabhängiger Fourier-transformierter Infrarotspektroskopie untersucht. Hierbei konnte durch die Kombination mit RAS-, LEED- und XPS-Messungen die Anwesenheit von Monohydriden an asymmetrischen As-Si-Dimeren nachgewiesen und ein bereits vorhandenes Modell der Oberfläche angepasst werden. Des Weiteren wurde eine bisher unbekannte, durch oberflächennahes Arsen verursachte Absorptionsbande zwischen 2272 1/cm und 3000 1/cm gefunden.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der magnetischen Anisotropie ferromagnetischer Schichten. Es werden Nickelschichten und Kobalt-Eisen-Multilagen mittels Sputterabscheidung unter schrägem Winkel und in einem äußeren Magnetfeld auf Siliziumwafern hergestellt. Die Auswertung erfolgt anhand Neumagnetisierungskurven und Hysteresekurven, die mit einem Vibrating Sample Magnetometer (VSM) aufgenommen werden. Der Einfluss eines Temperprozesses auf die Anisotropie wird untersucht. Es kann sowohl für die Nickel- als auch Kobalt-Eisen-Schichten eine Anisotropieausbildung durch die schräge Abscheidung beobachtet werden. Diese nimmt mit steigendem Winkel von 50˚ auf 66˚ stark zu. Bei einer weiteren Steigerung auf 72˚ bleibt die Anisotropie annähernd konstant. Für Nickel bildet sich in Abscheiderichtung eine leichte Achse aus, Kobalt-Eisen bildet senkrecht zur Abscheiderichtung eine leichte Achse aus. Im Bereich zwischen 66˚ und 72˚ kommt es zu einer Umorientierung der Achsen für die CoFe-Schicht. Im Rasterelektronenmikroskop ist die Ausbildung einer geneigten Säulenstruktur in Abscheiderichtung durch die schräge Abscheidung ersichtlich. Das Tempern von Nickelschichten bei 200 ˚C führt zu einer geringen Abnahme der magnetischen Anisotropie. Die Eisen-Kobalt-Multilagen verlieren durch einen Temperprozess bei 800 ˚C aufgrund von Diffusionsprozessen vollständig die magnetische Anisotropie. Eisen-Kobalt-Multilagen weisen durch die senkrechte Sputterabscheidung in einem äußeren Magnetfeld keine magnetische Anisotropie auf. Es kann die Ausbildung eines systematischen Offsets der Neukurven in Abhängigkeit von der Probenausrichtung durch das äußere Magnetfeld festgestellt werden.

Für Einsatzgebiete, in denen elastische Werkstoffeigenschaften, hohe Umweltverträglichkeit, physiologische Unbedenklichkeit und Recyclierbarkeit gefordert sind, stellen biobasierte und/oder biologisch abbaubare thermoplastische Elastomere (TPE) eine interessante Alternative zu konventionellen Elastomeren dar. Zur gezielten Modifikation der Härte ist die Zugabe von Weichmachern die am häufigsten genutzte Methode. In der Arbeit wurde exemplarisch die Eignung ausgewählter Weichmacher für das thermoplastische Copolyesterelastomer (TPC) Apinat DP 1888/90 hinsichtlich der erzielten Härte- und Viskositätsreduktion experimentell untersucht. Zum Einsatz kam hierfür ein Laborwalzwerk, mithilfe dessen das TPC mit den zehn ausgewählten Weichmachern compoundiert wurde. Für vier Weichmacher wurde ein Versuchsplan verfolgt, der jeweils die Variation des Weichmacheranteils zwischen 10, 15 und 20 % vorsah. Die Abmusterung des Rohgranulats fand an der Spritzgießmaschine statt. Mittels drei verschiedener Messverfahren wurde die Härte der Proben bestimmt. Für die Messung von Shore-A- und Shore-D-Härte wurden Handprüfgeräte eingesetzt. Die Messung der Kugeleindruckhärte HB erfolgte an der Maschine. Überdies schloss die mechanische Untersuchung die Ermittlung des Druckverformungsrestes ein. Weiterhin wurden die Fließkurven der Materialpaarungen in Abhängigkeit von Temperatur und Weichmacheranteil mit einem Rotationsrheometer in Kegel-Platte-Anordnung aufgezeichnet. Die thermodynamischen Eigenschaften der Proben wurden mithilfe der dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) sowie der thermogravimetrischen Analyse (TGA) bestimmt. Der Effekt einzelner Weichmacher auf die Härte konnte bereits bei einem Anteil von 10 % nachgewiesen werden. Gegenüber dem Vergleichsnormal, dem Spritzgießprobekörper aus rohem TPC, konnte die Shore-D-Härte um bis zu 14 Skalenwerte gesenkt werden. Beim Weichmacher mit dem stärksten Effekt handelte es sich um Dibutoxyethoxyethyladipat (DBEEA), einen Glykoletherester. Anhand der Fließkurven zeigte sich eine korrelierte Abhängigkeit der Viskosität von Temperatur und Weichmacheranteil. Zwischen den beiden Größen Härte und Viskosität bestand für DBEEA und annähernd auch für die anderen mit variierten Anteilen gemessenen Proben mit den Weichmachern Acetyltributylcitrat (ATBC) und PP 2755 eine exponentielle Korrelation. Im Rahmen der thermodynamischen Analyse konnte festgestellt werden, dass die Enthalpie der mit 15 % compoundierten Probe DBEEA gegenüber dem TPC-Rohmaterial im Mittel um fast 100 mJ/mg geringer liegt. Dies liegt in der Wirkung des Weichmachers auf die intermolekularen Kräfte begründet. Mithilfe der thermogravimetrischen Analyse (TGA) konnten der Füllstoffgehalt des untersuchten TPC-Rohmaterials Apinat sowie der Siedepunkt des Weichmachers DBEEA bestimmt werden. Bei der compoundierten Probe fiel die erhöhte Restmasse auf, für die keine plausible Erklärung gefunden werden konnte. Dieses beobachtete Phänomen bedarf somit weiterer Untersuchungen. Für die Bestimmung der Migrationstendenz des Weichmachers wurde die Probe für 72 h unter Standard-Labortemperatur von 23 ˚C mithilfe des Werkzeugs für den Druckverformungsrest auf Druck beansprucht. Anschließend wurde der Masseverlust bestimmt. Bereits ohne Erhöhung der Temperatur konnten Unterschiede zwischen den Proben identifiziert werden. Weiterhin erfolgte eine subjektive Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit der Proben. Stichworte: thermoplastische Copolyesterelastomere (TPC), Compoundierung

Die vorliegende Arbeit setzt sich das Ziel, zu bestimmen ob mit dem Thermoscientific Nicolet iS5 ATR-Infrarotspektrometer zuverlässig Quarzsande bezüglich Verunreinigungen metallischer oder organischer Art identifiziert werden können. Der Fokus lag auf der Bestimmung der charakteristischen Banden von Quarz und eventuellen Verunreinigungen wie Titan und Kohlenstoff. Als unterstützende Methode kam unter anderem die Lichtmikroskopie der Quarzkörner zum Einsatz. Zusätzlich erfolgte die Bestimmung der Korngrößenverteilung über Siebung. Die Elementzusammensetzung der Quarzsande wurde über ICP-OES Messungen bestimmt. Mit der Glühverlustbestimmung waren der Feuchtigkeitsgehalt und die enthaltene Menge an organischen Verunreinigungen ermittelbar. Eine Differenzkalorimetrie zeigte eventuelle Strukturveränderungen auf. Alle Messungen erfolgten an fünf unterschiedlichen Quarzsanden. Die ATR-Infrarotspektroskopie wurde an folgenden Proben durchgeführt: - fünf verschieden Quarzsandproben, - 1 Quarzsand mit Titanoxid angereichert, - 1 Referenzrohstoff und daraus geschmolzenes Glas. Im Ergebnis der Untersuchungen können folgende Aussagen getroffen werden: das Vergleichen von einer Quarzsandprobe und der Sandreferenzprobe ermöglichte das Bestimmen von amorphen (glasigem) SiO2 und α-Quarz. Entsprechende Absorptionsbanden sind bestimmt worden. Beim Vergleich der titanoxidangereicherten Proben konnten die asym. Si-O-Ti, die asym. O-Ti-O und die sym. O-Ti-O Streckschwingungsbanden identifiziert werden. Dadurch war eine eindeutige Bestimmung der titanreicheren Probe möglich. Ein Vergleich zwischen der Sandreferenzprobe und einem daraus geschmolzenen Glas (ungeglüht und geglüht) ermöglichte die Identifizierung der Si-O-Si, der asym. Si-OH und der sym. Si-O Streckschwingungsbanden. Zusätzlich konnte der Verlauf des OH-Gehaltes in einem Quarzglas veranschaulicht werden.

Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, auftretende Schädigungsmechanismen von faserverstärkten Kunststoffen in Salzschmelzen zu untersuchen. Mit dem Hintergrund einer ressourcenschonenden, spanlosen Trennung von Kunststoffmetallverbunden durch eine Schwimm-Sink-Trennung werden zahlreiche Experimente durchgeführt und dokumentiert. Dabei wird eine Trennung von glasfaserverstärkten Polyamidmetallverbunden aus der Automobilindustrie in zwei einzeln untersuchten industriellen Salzen realisiert. Der Kunststoff und die Metallbestandteile lassen sich voneinander trennen und können somit dem Wertstoffkreislauf zurückführen werden. Bei der Untersuchung von im Spritzgussverfahren hergestellter Prüfkörper aus unbehandelten und in der Salzschmelze behandelten Polyamid 6-GF15 konnten keine erhebliche Veränderung der wichtigsten mechanischen Eigenschaften festgestellt werde.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, einen laserlithographischen Mikrostrukturierungsprozess zu untersuchen, der eine zukünftige Mix-and-Match Technologie mit der Feldemissions-Rastersondenlithographie ermöglichen soll. Genauer wird dabei die Auflösung der Laserlithographie in einem speziell für die Mix-and-Match Technologie verwendeten Resist betrachtet. Auf Basis der Funktionsweise der Strukturierung durch Laserdirektbelichtung und den Grundlagen der lithographischen Auflösung, können die auflösungsbestimmenden Einflussfaktoren identifiziert werden. Unter Kenntnis der Parameter werden bereits etablierte Methoden genutzt und angepasst, um vielversprechende Prozesseinstellungen zu identifizieren. Dabei findet eine Erzeugung von Linien zur Bestimmung der Auflösung statt. Eine anschließende Untersuchung der erzeugten Strukturen gibt Aufschluss, inwieweit die ermittelten Parameterwerte dafür nutzbar sind, Strukturen der kritischen Abmessungen herzustellen. Die Analyse der Probe zeigt, dass die gewählten Einstellungen zu Ergebnissen führen, die für lithographische Folgeprozesse einen Optimierungsbedarf aufweisen.

Ziel dieser Arbeit war es, Kohlenstoff-Aerogele auf Basis von Tannin-Formaldehyd für Batterie- und Gießereianwendungen zu entwickeln. Diese könnten potentiell als Ersatz für Aerogele auf Basis von Resorcin-Formaldehyd fungieren. Tannin ist ein biologischer, kostengünstiger Stoff, der ähnliche Eigenschaften wie das umweltgefährdende, kostenintensive Resorcin aufweist. Es wurden Messgrößen wie beispielsweise die radiale Schrumpfung, die umhüllende Dichte, die Porosität, die spezifische Oberfläche sowie die Porengrößenverteilung charakterisiert. Außerdem wurden die Kosten für die Herstellung von Kohlenstoff-Aerogelen auf Tannin-, respektive Resorcin-Basis kalkuliert und miteinander verglichen. Eine in der Literatur beschriebene reversible Gelierung von Tannin-Formaldehyd-Hydrogelen sollte ebenfalls reproduziert werden. Dieses Gelierverhalten könnte in additiven Fertigungsverfahren angewandt werden. Es zeigte sich, dass Literaturergebnisse basierend auf Tannin nur teilweise reproduziert werden konnten. Die reversible Gelierung ließ sich nicht beobachten. Die hergestellten Kohlenstoff-Aerogele auf Basis von Tannin-Formaldehyd wiesen teils vielversprechende Eigenschaften für Batterieanwendungen auf. Es besteht jedoch weiterer Optimierungsbedarf und zusätzliche Messmethoden müssen herangezogen werden, um deren Eignung weiter zu untersuchen. Die hergestellten (Kohlen-stoff-)Aerogele für Gießereianwendungen wiesen für diesen Verwendungszweck weniger geeignete Eigenschaften auf. Die Kostenrechnung zeigte, dass Aerogele auf Basis von Tannin-Formaldehyd nur bedingt kostengünstiger herzustellen sind als solche auf Basis von Resorcin-Formaldehyd. Außerdem wurden in der Herstellung überkritisch getrockneter Aerogele die Wasch- und Abfallentsorgungskosten als maßgebliche Kostenfaktoren ausgemacht.

Die Analyse der Ladungsträgerrekombinationsdynamik und die Bestimmung der Lebensdauern der Minoritätsladungsträgern von Halbleitermaterialien durch Photolumineszenz-Messungen ist entscheidend für verschiedenste elektronische und optoelektronischen Anwendungen. Im Allgemeinen wird die Analyse der erhaltenen Messdaten durch Lokalisierungsprozesse im Material verkompliziert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Analysemethodik zur Auswertung leistungsabhängiger zeitaufgelöster Photolumineszenz-Messungen mittels gekoppelter Ratengleichungen eingeführt werden, welche den Einfluss lokalisierter Störstellen im Material berücksichtigt. Die Methodik konnte an mehreren Proben getestet werden, wobei die durchgeführten Anpassungen der aufgenommenen Leistungsreihen zufriedenstellende Ergebnisse lieferten. Durch das Modell konnte zudem verdeutlicht werden, dass selbst bei hohen Anregungen einer Probe der Einfluss der lokalisierten flachen Störstellen auf die Photolumineszenz nicht vernachlässigbar ist. Weiterhin konnte das Ratengleichungsmodell durch zwei unabhängige Messungen validiert werden.

Die folgende Arbeit befasst sich mit der elektrochemischen Abscheidung von Silbernanopartikeln auf mit ITO (Indiumzinnoxid) beschichteten Glassubstraten. Es werden durch einige Abscheideexperimente der Einfluss bestimmter Parameter, wie z.B Abscheidezeit, Dauer des elektrischen Pulses und Konzentration der Elektrolytbestandteile, auf die Eigenchaften, wie Größe, Form und Morphologie, der abgeschiedenen Nanopartikel aufgezeigt. Nach anfänglichen Rückschlägen wurde der Säuberungsprozess verbessert und die Unterschiedlichkeit der Ergebnisse bei gleichen Experimentvorraussetzungen führte zu der Entdeckung von unterschiedlichen Substratarten. Außerdem wurden die hergestellten Proben per optischer Transmission im Spektrometer, dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und Röntgendiffraktometrie untersucht, um den Zusammenhang zwischen Substratart und Partikeleigenschaften zu verstehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen sich zusammenfassen in der Bestätigung von dem Zusammenhang zwischen Partikeleigenschaften und den optischen Eigenschaften der Probe, den Zusammenhang zwischen Pulsdauer und der Partikelmorphologie, den proportionalen Zusammenhang zwischen Abscheidezeit und Menge der abgeschiedenen Partikel, sowie die Wichtigkeit von Indiumoxid als ein Bestandteil der ITO-Schicht auf die Qualität der abgeschiedenen Nanopartikel.

Beim Prozess des Spritzgießens geht der Trend in Richtung immer kürzerer Zykluszeiten. Dies betrifft auch die Zeiten, in denen ein fertiges Formteil aus der Spritzgussmaschine entnommen wird. Im Labor des KTI werden momentan die Spritzgussteile lediglich in einen Auffangbehälter fallen gelassen. Um ein dadurch mögliches Beschädigen der Formteile zu vermeiden, soll ein Roboter inklusive Greifer an der Spritzgussmaschine angebracht werden, der das fertige Teil entnimmt und in Bezug auf eine anschließende Qualitätskontrollstrecke präzise in verschiedenen Lagen positioniert. Dieser sollte dem Trend der kurzen Zykluszeiten folgen, um Totzeiten aufgrund einer Verzögerung des Entnahmeprozesses zu vermeiden. Im Rahmen dieser Arbeit soll deshalb ein Robotergreifer aus Faserverbundkunststoff in Leichtbauweise entwickelt und konstruiert werden. Die Ausschöpfung von Leichtbaupotentialen ist daher von Vorteil, da eine Gewichtsreduktion des Greifers insgesamt zu einer Reduktion der bewegten Masse führt und somit zu einer möglichen Verbesserung der Greifdynamik. Der Entnahmegreifer wird dabei mittels entwicklungsmethodischer Ansätze wie beispielsweise dem Entwurf verschiedener Technischer Prinzipe entwickelt und anschließenden in einer Konstruktion umgesetzt. Zudem werden verschiedene mögliche Faserverbund-Materialien miteinander verglichen und eine Verformungs- und Spannungsanalyse durchgeführt, um eine bestmögliche Auswahl bezogen auf Gewicht und Festigkeiten zu treffen. Des Weiteren wird die benötigte Griffkraft für verschiedene Handhabungsrichtungen und Gewichte der Formteile berechnet. Eine Fertigung und abschließender Test des Greifers sind aufgrund technischer Probleme des vorhandenen Roboters nicht möglich und werden durch eine theoretische Betrachtungsweise ersetzt. Die Erkenntnisse werden mit herkömmlichen Greifern verglichen und eine Aussage darüber getroffen, inwieweit die Massereduktion tatsächlich einen Vorteil bringen könnte.

Der Aufbau von Ablagerungen in Rohrleitungen ist ein großes Problem für zahlreiche Industriebranchen, wie z.B. bei der Abwasserbehandlung und Wasserentsalzung. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Problematik, die sich aus der Abscheidung von Salzinkrustationen in industriellen Rohrleitungssystemen ergibt. Salzinkrustationen führen zu den Druckverlusten und zur Reduzierung des Durchflusses in den Rohren, sowie zur Erhöhung des Energieaufwandes in der Pumpenanlage. Zur Bekämpfung der Ablagerungen in Rohleitungen ist eine Vielzahl von Verfahren bekannt. In dieser Arbeit wurde die Wirkung eines magnetischen Feldes auf Kristallisation untersucht. Der Kristallisationsgrad in der Salzlösung wird durch unterschiedliche wichtige Reaktionsparameter wie Temperatur, Druck, Verunreinigungen, chemisches Potential und elektrische Leitfähigkeit der Lösung beeinflusst. In Experimenten wurde Einfluss des magnetischen Feldes, der Temperaturänderung, von Fremdstoffen auf Kristallisationsvorgang der Grubenlauge untersucht, sowie pH-Wert und Leitfähigkeit gemessen und analysiert. Die pH-Wert- und Leitfähigkeitsanalyse von Grubenlauge wurde mit Hilfe eines Multiparameter-Tischmessgerätes durchgeführt. Dabei kann festgestellt werden, dass durch Temperaturerhöhung die Leitfähigkeit auch zunimmt, was durch Auflösung von Kristallen und somit höhere Beweglichkeit von Kristallteilchen erklärt werden konnte. Der pH-Wert hat sich dabei nicht drastisch geändert und ist bei dem Wert 4 geblieben. Bei der Kristallisation ist die Änderung des pH-Wertes umgekehrt proportional zur Temperatur. Des Weiteren ändert das Hinzufügen von Fremdstoffen in die Lösung die Kristallisationskinetik. Die gleichionige Zusätze verstärken Kristallisationsvorgänge, während die fremdginge Zusätze verlangsamen. Die Versuche wurden in einem Teststand mit stets zirkulierender Grubenlauge sowohl in einem Volumen von 1 m3, als auch in einem Behälter mit dem Volumen von 40 ml Lösung durchgeführt. Die Versuche im Teststand zeigten, dass ohne thermischen oder chemischen Schock sich keine Kristallschichten an den Innenwänden der Rohrleitungen bilden. Somit waren weitere Untersuchungen der Kristallisationsvorgänge im Testsystem nicht realisierbar und wurden unterbrochen. Durch Experimente in kleinen Bechern konnte bestätigt werden, dass die magnetische Behandlung die Kristallisation verstärkt. Die Ergebnisse gelten nur unter Berücksichtigung der physikalischen und chemischen Bedingungen sowie Verwendung der Materialen, die in der vorliegenden Arbeit untersucht wurden.

Zielstellung dieser Arbeit ist die Erstellung von Auslegungsrichtlinien für Frontalzusammenstoß-relevante Fahrzeugbauteile. Diese sollen leichtbaugerecht aus Aluminiumschäumen und faserverstärkten Thermoplasten hergestellt werden und eine hohe massenspezifische Energieabsorption aufweisen. Zunächst erfolgt eine Darstellung der aktuellen Forschungsarbeiten. Anschließend werden die zu verwendenden Werkstoffe hinsichtlich ihres Verformungsverhaltens unter dynamischen Druckbelastungen charakterisiert. Aluminiumschäume zeigen über einen großen Stauchungsbereich eine quasi-konstante Druckspannung und eignen sich daher hervorragend, um im Crashfall hohe kinetische Energien umzuwandeln. Faserverstärkte Thermoplaste werden zur Positionierung und lokalen Verstärkung der Aluminiumschaumstruktur eingesetzt. Im weiteren Verlauf der Arbeit werden mehrere Crashelement-Konzepte entwickelt, verglichen und bewertet. Zum Abschluss erfolgt eine beispielhafte Auslegung für ein konkretes Crashelement.

Da fossile Energieträger durch ihre Begrenztheit und ihre schädliche Wirkung auf die Umwelt keine nachhaltige Energieversorgung darstellen und die menschliche Zivilisation durch die Verursachung des Klimawandels langfristig bedrohen, ist ein Umdenken in der Art der Energieversorgung dringend nötig. Gleiches gilt für die konventionelle Atomenergie, welche ebenfalls nur begrenzt auf diesem Planeten zur Verfügung steht. Des Weiteren kann es bei dieser jederzeit zu einem GAU (größter anzunehmender Unfall, wie in Tschernobyl oder Fukushima) kommen. Soll der Energiebedarf der Menschheit auf nachhaltigere und weniger umweltschädliche Weise gedeckt werden, ist man auf erneuerbare Energien, wie Windkraft, Photovoltaik, etc. angewiesen. Die Konkurrenzfähigkeit von Photovoltaikanlagen hängt entscheidend vom Wirkungsgrad der verbauten Zellen ab. Möchte man den Wirkungsgrad einer Solarzelle verbessern, so ist man bei konventionellen Zellen mit nur einem Absorber und ohne Konzentration des Lichtes, durch das Shockley-Queisser-Limit auf ca. 30 % begrenzt. Um Zellen mit höheren Wirkungsgraden zu erreichen, ist es z.B. möglich, Halbleiter mit unterschiedlichen Bandlücken monolithisch zu kombinieren, also Heterostrukturen zu verwenden. Dabei wird durch die unteren Teilzellen ein größerer Teil des Spektrums genutzt, während bei den oberen eine niedrigere Thermalisierung (also die Umwandlung der Photonenenergie, welche über die der Bandlücke hinaus geht, in Wärme) auftritt. Ein möglicher Ansatz basiert auf einer Heterostruktur aus Silizium mit einer Bandlücke von EG = 1,1 eV und einer Gitterkonstante von [alpha] = 5,43 Å und Galliumphosphid (EG = 2,25 eV, [alpha] = 5,45 Å), da beide eine sehr ähnliche Gitterkonstanten haben. Im Idealfall sollte die Topzelle eines Tandems mit Si als Unterzelle allerdings eine Bandlücke von ca. 1,7 eV aufweisen, so dass zum Beispiel GaAsP geeignet wäre, wobei das anfängliche GaP als Pufferschicht dienen kann, auf der ein gradierter Puffer mit steigendem Arsengehalt aufgewachsen werden kann. Die Vorteile von Silizium als Substrat sind unter anderem ein vergleichsweise günstiger Preis, gute Verfügbarkeit und dass es bereits gut erforscht ist. Es kann vorteilhaft sein, das Substrat zunächst mit einer Arsenschicht zu terminieren. Dadurch lassen sich auf dem Si-Substrat Doppelstufen (die man für die III-V-Heteroepitaxie benötigt) bei einer niedrigeren Temperatur erzeugen, als bei der typischerweise bei MOCVD-Präparation verwendeten Wasserstoffterminierung. Dadurch lassen sich Prozessdauer und -temperatur reduzieren. Zudem lässt sich in dem für die Abscheidung von GaAsP genutzten MOCVD-Reaktor ein Arsenhintergrund kaum vermeiden. Daher ist eine kontrollierte Terminierung durch eine Arsenschicht sinnvoller, als unkontrollierte Arsenverunreinigungen in Kauf nehmen zu müssen. Für eine kontrollierte Arsen-Terminierung der Oberfläche ist ein genaues Verständnis dieses Prozesses sehr wichtig. Insbesondere ist von Interesse, welche Bindungen die Oberflächenatome eingehen und welche Stufen auf der Probe vorhanden sind. STM-Messungen zeigten, dass die Oberflächenatome Dimere ausbilden und ließen aufgrund asymmetrischer Struktur weiterhin vermuten, dass es sich um As-Si-Dimere handeln könnte. Dies sollte nun genauer untersucht werden. Eine Arsenterminierung von Ge(100)-Oberflächen, welche bereits als Substrat für effizientere Solarzellen etabliert ist, hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, da sich die Probeneigenschaften je nach Arsenquelle sehr präzise einstellen lassen. In dieser Arbeit werden mithilfe von STM-Messungen arsenterminierte Si(100)-Oberflächen mit einer Fehlorientierung von 0,1˚ und arsenterminierte Ge(100)-Oberflächen mit einer Fehlorientierung von 6˚ auf ihre atomare Struktur hin untersucht.

In der vorliegenden Arbeit sind die Ergebnisse von Messungen der Magnetostriktion, der elektrischen Leitfähigkeit und der Struktureigenschaften von gesputterten Eisen-Cobalt-Multilagenschichten zusammengestellt. Dabei wurde sich speziell auf die Magnetostriktionsbestimmung konzentriert und versucht, den dafür verwendeten Messaufbau zu bewerten. Substrate für die Proben bestanden aus streifenförmigem Silizium oder Borosilikatglas, auf welche eine 500 nm dicke Multilagenschicht aus Eisen und Cobalt mit Periodendicken von 25 nm und 250 nm aufgebracht wurden. Die Siliziumsubstrate waren zusätzlich mit einer Diffusionsbarriere aus Siliziumdioxid versehen. Als Haftschicht diente eine dünne Chromschicht. Die Schichten der Probenstreifen wurden mittels DC-Magnetronsputtern in Argongas hergestellt. Zwischen einigen Untersuchungen wurden die Proben zudem bei 450 ˚C, 500 ˚C und 800 ˚C kurz in einer Rapid Thermal Processing Einheit wärmebehandelt. Die Magnetostriktion wurde über eine Auslenkungsbestimmung der Streifen als Biegebalken an einem Laserprofilometer bestimmt. Die magnetostriktive Schicht befand sich dabei innerhalb einer Spule, deren Magnetfeld sich kontrolliert änderte. Mit weiteren Untersuchungen konnten die Schichten charakterisiert und Zusammenhänge zur Struktur gefunden werden. Dabei kam die Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit der Schicht mittels linearer Vier-Spitzen-Methode zum Einsatz. Im Rasterelektronenmikroskop wurden die Morphologie und die Zusammensetzung mittels energiedispersive Röntgenspektroskopie analysiert und die Kristallstruktur durch eine Untersuchung an einem Röntgendiffraktometer interpretiert. Zudem konnten die inneren Spannungsänderungen der Schichten durch die Wärmebehandlung berechnet werden. Die Multilagenschichten besitzen eine maximale Magnetostriktion von etwa -50 ppm und die getemperten Schichten eine Magnetostriktion von 50 ppm. Es ist zudem eine Änderung der Kristallstruktur erkennbar und es konnte eine Bildung von kubisch flächenzentriertem Kobalt-reichen Phasen nachgewiesen werden. Durch die Wärmebehandlung wurde die Spannung in den Schichten gesenkt. Die Messung der elektrischen Eigenschaften brachte Erkenntnisse über die Veränderung der inneren Struktur hervor. Bei 800 ˚C ist die Interdiffusion der einzelnen Schichten sowie die Legierungsbildung maximal und die elektrische Leitfähigkeit nimmt parallel dazu ab.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, einen Sensor zu entwickeln, der anhand einer UV-Absorptionsmessung die Konzentration von Ozon am Ausgang eines Ozonerzeugers messen kann. Dieser Sensor soll genutzt werden, um den Ozonerzeuger eines Stickoxid-Messsystems zu regeln. Die Hauptschwerpunkte der Entwicklung lagen in der Miniaturisierung und Wirtschaftlichkeit des Sensors. Dafür wurden sowohl sämtliche Komponenten dimensioniert, als auch die notwendige Schaltungstechnik ausgelegt. Diese umfasst die Strahlungsquelle in Form einer UV-LED, die Küvette in Form eines Kunststoffschlauches sowie die Auswerteelektronik mit Fotodiode und Verstärkerschaltung. Die Dimensionierungen wurden nach der Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen anhand von Versuchen bewertet. Es konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, die UV-Absorptionsmessung durch einen FEP-Schlauch durchzuführen und mit kostengünstigen Komponenten eine Auflösung der Massenkonzentration von Ozon von 0,045 g/m^3 zu erreichen. Es wurden Möglichkeiten erarbeitet, diese Auflösung zu verbessern und über eine lange Messdauer aufrecht zu halten.

Neben der Elektromobilität werden der Brennstoffzellentechnologie, aufgrund der höheren Reichweite und kürzeren Betankungsdauer, großes Potenzial zugesprochen. Um diese Reichweiten realisieren zu können, wird der als Treibstoff benötigte Wasserstoff in Druckspeichern mit einem Betriebsdruck von 70 MPa gespeichert. Zwar unterliegen die Druckspeicher hohen Sicherheitsrichtlinien, jedoch können kritische Beschädigungen, aufgrund des enormen Innendrucks, verheerende Folgen haben. Einen neuen Grad an Sicherheit könnte ein Health Monitoring System schaffen, welches den Druckspeicher hinsichtlich Schädigungen durch äußere Impacts überwacht. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst Methoden des Health Monitorings sowie bestehende Anwendungen erläutert. Auf dieser Grundlage werden innovative Konzepte entwickelt und nach unterschiedlichen Kriterien bewertet. Die Konzepte mit dem höchsten Potenzial werden Versuchen im Rahmen einer Erprobung unterzogen und anschließend auf Basis der Versuchsergebnisse analysiert. Dabei erweist sich die Nutzung piezoelektrischer Körperschallsensoren, welche bauraumfreundlich an den metallischen Boss des Druckspeichers montiert werden, als das vielversprechendste Konzept. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass selbst geringste Impacts registriert werden können. Beim Einsatz von Sensoren an beiden Bossen erscheinen sogar Aussagen zur Position und Stärke des Impacts möglich. Für die Überprüfung dieser Hypothese bedarf es allerdings weiterer Versuche.

Ziel dieser Arbeit ist es, einen Zusammenhang zwischen Fließgeschwindigkeit des Harzes und dem resultierenden Porenvolumengehalt sowie der Porengeometrie im Harzinjektionsverfahren festzustellen. Dadurch soll durch geeignete Wahl der Fließgeschwindigkeit der Porenvolumenanteil während des Herstellungsprozesses minimiert werden. Es existieren Berechnungsmodelle zur Bestimmung des Porenvolumengehaltes für unidirektionale FVK. Diese Berechnungsmodelle werden auf ihre Anwendbarkeit auf multidirektionale FVK untersucht. Ebenfalls Ziel dieser Arbeit ist es den Einfluss eines Aushärtedrucks auf Porenvolumengehalt und Porengeometrie zu untersuchen. Dazu wird zuerst die Entstehung der Poren während des Herstellungsverfahrens dargestellt. Danach wird ein Versuchsaufbau entworfen, in dem Probekörper im RTM-Verfahren mit unterschiedlicher Fließgeschwindigkeit hergestellt werden können. Anschließend werden die Probekörper hergestellt und auf Porenvolumengehalt und Porengeometrie untersucht. Die Messergebnisse werden dann mit den Berechnungsmodellen verglichen, um die Gültigkeit der Berechnungsmodelle zu prüfen. Abschließend wird der Einfluss der Fließgeschwindigkeit und der Einfluss des Aushärtedrucks auf den Porenvolumengehalt und die Porengeometrie untersucht.

Das Thema dieser Abschlussarbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Gefügeentwicklung bei metallischen Werkstoffen mit Hilfe des Ionenstrahlätzens. Hierzu wurde das Leica EM TIC 3X System verwendet. Beispielhaft werden dabei verschiedene Stahlsorten, Aluminium-, Magnesium- und Zink-Legierungen untersucht, um die Eignung des Verfahrens zur Gefügeentwicklung zu prüfen. Die Proben mit dem am besten entwickelten Gefüge wurden anschließend mit nasschemisch geätzten Proben desselben Materials verglichen. Den ersten Schritt stellte die Entwicklung einer geeigneten Vorpräparation dar. Diese setzt sich aus Einbetten der Probenteile, mechanischem Schleifen und Polieren zusammen. Im Anschluss erfolgt das Ionenstrahlätzen, wobei hier der Fokus auf der Ermittlung geeigneter Ätzparameter lag. Dazu zählen die Ätzzeit, der Winkel, unter dem der Ionenstrahl auf die Probe trifft, sowie die Energie des Ionenstrahls und die Probenbewegung. Je Material wurden dabei mehrere Proben mit unterschiedlichen Parametern geätzt. Im Anschluss wurden die Proben mit Hilfe des Lichtmikroskops und des Rasterelektronenmikroskops untersucht, um die am besten geeignete Untersuchungsmethode zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass das Ionenstrahlätzen eine ernsthafte Alternative zur nasschemischen Ätzung darstellt. Viele Proben zeigen ein deutlich besser ausgeprägtes Gefüge als es bei den nasschemisch geätzten Proben der Fall war. Das betrifft sowohl die Erkennbarkeit einzelner Gefügebestandteile als auch die gesamte Gefügestruktur. Bei einigen Proben ergaben sich jedoch keine Vorteile bezüglich der Erkennbarkeit des Gefüges gegenüber der nasschemischen Ätzung. In Anbetracht des hohen Zeitaufwandes und teilweise kleinen Ätzbereiches ist der Einsatz dieses Verfahrens daher nur bei bestimmten Materialien sinnvoll.

In dieser spannenden Zeit, in der sich unsere Gesellschaft mit Dingen wie Energiewende und Elektromobilität (e-mobility) beschäftigt, vermehrt sich gleichzeitig die Forderung nach neuen leichten Werkstoffen und den dazugehörigen Technologien. Ein Ansatz ist die Herstellung von Leichtmetallschäumen. Diese weisen bei geringer Dichte ein hohes Energieabsorptionsvermögen auf. In dieser Arbeit wurden Versuche zur Herstellung von geschlossenporigen Magnesiumschäumen über die pulvermetallurgische Route durchgeführt. Dabei wurden Schäume aus Magnesium-Aluminium-Zink-Legierung hergestellt. Dazu wurden die verwendeten Pulver untersucht und dann mittels einer geeigneten Methode gepresst. Die Verdichtung und die Verteilung der Elemente wurde gemessen. Dabei kam ein Verfahren, welches man als röntgenfluoreszensanalytische Tomographie bezeichnet, zum Einsatz. Es wurde das Verhalten der Grünlinge während des Schäumungsprozesses aufgezeichnet. Die entstandenen Schäume und porigen Strukturen wurden metallografisch untersucht und die Poren beschrieben.

Im Rahmen dieser Arbeit wurden polymere Materialien hinsichtlich ihrer optischen Eigenschaften untersucht und bewertet. Der Kunststoffe soll als faltbares Gehäuse für miniaturisierte Spektrometer dienen. Dazu müssen die Kunststoffe opak sein, nicht fluoreszieren und diffus reflektieren. Zum Testen der Eigenschaften wurden die Transmissions- und Reflexions-, sowie Fluoreszenzeigenschaften gemessen. Außerdem wurde ein Ramanspektrum der Kunststoffe aufgenommen, um eine Materialanalyse zu erhalten. Als Proben kamen 3D-gedrucke und spritzgegossene Kunststoffe zum Einsatz. Es hat sich gezeigt, dass lichtempfindliche Kunststoffe, welche mittels Stereolithographie oder MultiJet Verfahren hergestellt wurden, ungeeignet sind. Als eine gute Materialklasse haben sich die Polyamide herausgestellt, welche gute optische und mechanische Eigenschaften vereinen.

Die Bachelorarbeit befasst sich mit dem Thema der strömungsbedingten Schallemissionen in Belüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen. Diese werden von den Insassen als störend wahrgenommen, weshalb die Bestrebung aufkommt, sie zu reduzieren. Hierbei werden der Luftkanal und der Mittenausströmer des BMW 7er G11 als Grundlage für die Untersuchungen herangezogen. Die Bauteile werden nicht im verbauten Zustand in einem Kraftfahrzeug akustisch vermessen, sondern auf einem Prüfstand in einem Akustik-Labor. Die Messungen werden mit einer Schallkamera aufgenommen, die sowohl den Schalldruckpegel ermittelt, als auch den Ort der Schallquelle bestimmt und graphisch anzeigt. Darüber hinaus wird auch der Massestrom der Luft sowie der durch die Veränderungen auftretende statische Druckverlust aufgenommen. Für eine akustische Optimierung wird eine Vielzahl von Maßnahmen entwickelt. Zum einen wird eine Strömungssimulation durchgeführt, die etwaige Turbulenzen in dem Luftkanal und dem Ausströmer offenlegt. Durch verbesserte Strömungseigenschaften kann gleichzeitig auch die Akustik verbessert werden, weil eine verwirbelte Luftströmung ungewünschten Schall erzeugt. Weiterhin wird der Mittenausströmer gründlich untersucht. Dieser emittiert je nach Lamellen- und Schließklappenstellung einen unterschiedlichen Schalldruckpegel. Um diesen zu senken, wird Vliesstoff im Inneren des Gehäuses des Ausströmers und an die Schließklappe angebracht. Eine weitere Maßnahme, die untersucht wird, ist ein aufgerautes Gehäuse des Ausströmers. Im originalen Zustand ist dieses sehr glatt. Durch das Aufrauen wird der Mittelrauwert der Oberfläche erhöht und bei einer Reflektion tritt eine breitere Streuung der Schallwellen auf. Außerdem können durch bestimmte Oberflächenrauheiten die Strömungseigenschaften positiv beeinflusst werden. Über diese Maßnahmen hinaus, die nur die vorhandenen Bauteile betreffen, werden noch zwei Zusatzbaugruppen untersucht, die die Schallemissionen der Innenraumbelüftung reduzieren. Beide Baugruppen werden anfangs ohne den Luftkanal und den Ausströmer auf dem Prüfstand getestet. Dabei ist zuerst ein Kammerschalldämpfer zu nennen. Er besteht aus zwei Querschnittssprüngen. Der erste verdreifacht die Querschnittsfläche der Strömung und der zweite reduziert diese wieder auf den ursprünglichen Wert. Außerdem werden die Auswirkungen verschiedener Abstände zwischen den beiden Sprüngen untersucht. Die unterschiedliche Größe der Expansionskammer wirkt sich auf die Schalldämmung aus. Weiterhin wird die Einlage von schallabsorbierenden Materialien mit dem Ziel der Verhinderung von Mehrfachreflektionen bei den Querschnittssprüngen experimentell validiert. Die zweite Zusatzbaugruppe, die im Rahmen dieser Bachelorarbeit entwickelt wird, erzeugt eine künstliche Umlenkung des Luftstroms. Ein Rohr mit derselben Querschnittsfläche wie ein Ausströmer wird konstruiert. Dieses enthält im Inneren eine helixförmige Führung, die sich über die komplette Länge axial um 180˚ verdreht. Über diese Führung werden verschiedene Vliesstoffe und andere schallabsorbierende Materialien in das Rohr eingebracht. Dadurch wird der vom Lüfter bereitgestellte Luftstrom aufgeteilt. Zusätzlich wird die Innenwand des Rohres ebenfalls ausgekleidet. Das hat den Hintergrund, dass die Moleküle der Luft, die als Ausbreitungsmedium für den Schall dienen, durch die Drehung der Helix vermehrt an die Wand stoßen. Durch die ausgekleideten Wände kann diese Tatsache für einen hohen Absorptionsgrad des Helix-Rohres ausgenutzt werden. Abschließend werden die ursprünglich einzeln untersuchten Maßnahmen zusammengeführt. Dabei wird aus den vorher erlangten Erkenntnissen, welche Maßnahmen am zielführendsten sind, eine Kombination gebildet. Die Zusatzbaugruppen werden zwischen den Luftkanal und den Ausströmer in das System integriert. Dieses wird zum Schluss erneut vermessen, um ein Gesamtergebnis zu erhalten. Es beinhaltet den Schalldruckpegel sowie den Massestrom und den Druckverlust, die sich einstellen.

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung von Montagehilfsmitteln mit Oberflächenkontakt, welche im Montageprozess der Daimler AG zum Einsatz kommen. Diese, aus Polyoxymethylen (POM) gefertigten Hilfen, verursachen regelmäßig Beschädigungen an den lackierten Oberflächen der Fahrzeuge. Die Folgen daraus sind aufwändige Nacharbeiten, welche mit zusätzlichen Kosten verbunden sind. Zudem ist die spanende Fertigung der Montagehilfen aus POM kostenintensiv. Ausgehende von dieser Problematik wird deshalb im Rahmen der Arbeit ein Alternativmaterial für POM gesucht, welches als Fertigungsmaterial für Montagehilfen herangezogen werden kann. Hierdurch sollen durch Montagehilfen hervorgerufene Oberflächenbeschädigungen an Fahrzeugen vermieden und Kosten bei der Herstellung der Hilfen gesenkt werden.

Um Elektrofahrzeuge gegenüber den auf dem Markt etablierten Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor konkurrenzfähig zu machen, ist eine Verbesserung der Batterieperformance und eine genaue Kenntnis der Batterieparameter notwendig. Die Ruhespannung (OCV) ist dabei eine der wichtigsten Kenngrößen für eine erhöhte Genauigkeit in der Ladezustandsbestimmung unter Berücksichtigung von Alterungseffekten. Bei einer nichtrelaxierten Lithium-Ionen-Zelle wird die Ruhespannung von Überspannungen überlagert und ist somit im Fahrbetrieb nicht direkt messbar. Um auch im nichtrelaxierten Zustand der Zelle eine Aussage über die Ruhespannung machen zu können, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Kalman-Filter zur Ruhespannungs-Schätzung in MATLAB als Proof of Concept implementiert. Nach einer ausgiebigen Analyse des Kalman-Filters werden die elektrochemischen Hintergründe von Überspannungen untersucht und anschließend nach ihrer Dynamik klassifiziert. Unter Berücksichtigung des Impedanzspektrums einer Lithium-Ionen-Zelle werden Modelle für die Batteriedynamik in Form eines elektrischen Ersatzschaltbilds gebildet und in die Zustandsraumdarstellung überführt. Es werden zwei dieser Modelle im Kalman-Filter angewendet und untersucht. Im ersten Modell wird die Dynamik der ohmschen Überspannung, sowie der dynamische Überspannungen durch Polarisation abgebildet. Im zweiten Modell werden zusätzlich dynamische Überspannungen in Folge von Diffusionsprozessen in Form einer approximierten Warburg-Impedanz betrachtet. Anschließend folgt die Validierung des Kalman-Filters beider Modelle anhand von Simulationen, die auf Messdaten von verschiedenen Fahrprofilen, Temperaturen und Relaxationsphasen der Zelle basieren. Des Weiteren wird eine Methode zur Bestimmung der Kapazität einer Lithium-Ionen-Zelle über die Ruhespannung analysiert. Ziel aller Simulationen ist es eine Einschätzung der zu erwartenden Fehler bei der Ruhespannungs-Schätzung vorzunehmen und das Verfahren hinsichtlich seiner Einsatzgebiete im Batteriemanagementsystem eines Elektrofahrzeugs zu evaluieren.

Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, die Geschwindigkeit der Reaktionsfront von Reaktivfoilen zu bestimmen. Hierzu wurde ein Messplatz konstruiert. Es wird ein Überblick über Reaktive Mehrschichtsysteme gegeben. Besonders wird hierzu auf die Bedeutung der Reaktionsgeschwindigkeit und auf Einussfaktoren eingegangen. Außerdem wird die Wahl des Messplatzes und dessen Funktion erläutert. Der Messplatz wird anhand von Ni/Al-Proben bewertet, eine korrekte Bestimmung ist möglich. Anhand der gemessenen Geschwindigkeit wird mit dem Modell von Armstrong eine Reaktionstemperatur bestimmt.

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.

In der additiven Fertigung von Laserstrahl geschmolzenen Bauteilen wird an der Vollautomatisierung der Prozesskette hin zur additiven Serienfertigung gearbeitet. Zur Erprobung einer derartigen Prozesskette wurde eine Versuchsanlage aufgebaut. Die dazu neu entwickelten Maschinen des Post-Processing Bereichs der Versuchsanlage stellen spezielle Anforderungen an die Sauberkeit der verwendeten Bauplattformen und gefertigten Bauteile. Die folgende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse der bereits in der Versuchsanlage vorhandenen Maschinen zur Pulverentfernung. Das durch sie erzielte Pulverentfernungsergebnis wird untersucht. Es erfolgt eine Recherche zur Reinigung von Laserstrahl geschmolzenen Bauteilen. In der Prozesskette werden Stellen zur Verbesserung der Sauberkeit der Bauteile und Bauplattformen aufgezeigt. Es wird die Entwicklung einer automatisierten Einrichtung zur Pulverentfernung durchgeführt, um eine bereits vorhandene Maschine zu optimieren. Konzepte für Reinigungsmaschinen an den zuvor identifizierten Stellen werden erarbeitet und deren Plausibilität mit Ergebnissen durchgeführter Versuche bestätigt.

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.

Das Entnetzen dünner Schichten ist einer der Hauptgründe für das Versagen elektronischer Komponenten auf Dünnschichtbasis. Aus diesem Grund haben wir in dieser Arbeit die Entwicklung des spezifischen elektrischen Widerstands von Gold-Dünnschichten während des Entnetzens im festen Zustand untersucht. Dafür wurden Dünnschichten (50 nm) aus Gold (Au) auf Siliziumdioxid (SiO2) Substraten nach einander unterschiedlich lang bei drei Temperaturen getempert. Die Messungen erfolgten nach jedem des Prozesses ex situ mit verschiedenen Methoden, um der Entwicklung zu folgen. Es wird aufgezeigt, wie sich die Morphologie der Au-Dünnschichten während des Entnetzens verändert und welchen Einfluss dies auf den spezifischen elektrischen Widerstand hat. Bekannte Mechanismen des Entnetzens im festen Zustand werden für die Erklärung des Beobachteten genutzt.

In dieser Arbeit wurde die Formierung von Hoch-Entropie-Legierungen aus dünnen Mehrschichtsystemen untersucht. Das Ziel war herauszufinden, ob aus diesen Mehrschichtsystemen Hoch-Entropie-Legierungen werden und wie diese aussehen würden. Zusätzlich wurde der Einfluss von Cu auf die AlFeCrNi Hoch-Entropie-Legierung untersucht. Dafür wurden zwei Arten von Proben erstellt: AlFeCrNi und AlFeCrNiCu. Die Schichtdicke der einzelnen Schicht wurde so kalkuliert, dass die resultierenden Legierungen äquiatomare Zusammensetzung besitzen. Um die Proben zu erzeugen wurden Si (111) Wafer durch Magnetron Sputtern beschichtet. Diese Proben wurden dann bei unterschiedlichen Zeiten (1 bis 5 Minuten) und Temperaturen (400 ˚C bis 1000 ˚C) geglüht. Die geglühten Proben wurden mithilfe von XRD, SEM und EDX untersucht. Obwohl die Proben nicht äquiatomare Zusammensetzung besitzen, so konnte doch die Formierung von Hoch-Entropie-Legierungen festgestellt werden. Der Al-Gehalt (7.54 at-%) war, im Vergleich zum Cr oder Ni-Gehalt (35.57 und 36.85 at-%), für die AlFeCrNi Proben sehr gering. Die gebildeten Phasen bestanden aus einer krz Phase und entweder einer kfz Phase oder einer B2 Phase. Aufgrund des Cu-Gehaltes besaß die kfz Phase der kupferhaltigen Proben einen signifikant größeren Gitterparameter als die kfz Phase der kupferlosen Proben. Die Formierung der Hoch-Entropie-Legierungen hat für die kupferlosen Proben zwischen 400 ˚C und 600 ˚C stattgefunden. Für die kupferhaltigen Proben findet die Bildung der Hoch-Entropie-Legierung unter 400 ˚C statt. Im Gegensatz zur Erwartung, dass die Hoch-Entropie-Legierung bei höheren Temperaturen stabiler ist, haben sich bei 1000 ˚C für die kupferlosen und 800 ˚C für die kupferhaltigen Proben, intermetallische Verbindungen gebildet. Die intermetallischen Proben waren hauptsächlich CrSi2, AlNi3 und Al4Cu9. Die Phasenseparation und die intermetallischen Verbindungen sind auf den SEM und EDX Aufnahmen sichtbar.

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.

In dieser Arbeit wird eine Schutzschicht für Glas untersucht, um den Einfluss von Glaskorrosion zu reduzieren. Ein im Spülmaschinenbereich existierendes Glasschutzmittel wird dafür auf eine mögliche Nutzung zum Reinigen von Fensterscheiben untersucht. Das Schutzmittel basiert auf einem Zn-Bi-Phosphatglas das zur Erzeugung der Schutzschicht in DI Wasser aufgelöst und Floatglas in dieser Lösung gelagert wird. Durch die Verwendung eines Kratztesters wird das Verhalten beim Reinigungsprozess simuliert. Die behandelten Glasproben werden in einem experimentellen Bewitterungsapparat für bis zu 24 Stunden mit synthetischem, saurem Regen betropft. Die Proben werden in mehreren Abschnitten des Versuchsablaufs auf ihre Oberflächenrauheit, Konaktwinkel zu Wasser und Streulichteigenschaften überprüft. In verschiedenen Testreihen werden behandelte Luft- und Badseiten der Floatglasproben verglichen. Es werden weiterhin variierende Beschichtungszeiten und Oberflächenrauheiten untersucht. Der Fortschritt der Degradation wird mit lichtmikroskopischen Untersuchungen anschaulich belegt. Die optischen Veränderungen der Glaskorrosion sind bei einer Bewitterungszeit von bis sieben Stunden noch einfach entfernbar. Bewitterungszeiten über sieben Stunden erzeugen schwer oder nicht entfernbare Veränderungen auf der Oberfläche. Floatglas kann nach nur 24 Stunden unter synthetischen, sauren Regen eine messbare Rauheit von bis zu 500 nm aufweisen\\ Das Augenmerk soll mit dieser Arbeit auf die möglichen Folgen von durch Regen verursachte Glaskorrosion gelegt werden. Ein Großteil von wissenschaftlicher Arbeiten zur Glaskorrosion beschäftigt sich ausschließlich mit der Problematik des Wassereinbruchs in Atommüllendlager. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Regen ebenfalls drastische Veränderungen an Glas erzeugen kann und einfach aufzubringende Schutzschichten besser untersucht werden sollten.

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die wirkenden Haftungsmechanismen innerhalb der Grenzschicht von thermoplastischen Sandwichverbunden. Der Fokus liegt auf einer Kombination aus einem Wabenkern aus Polypropylen (PP) und endlosfaserverstärkten Deckschichten aus Glasfasern und PP. Die Verschweißung beider Komponenten ermöglicht die Herstellung von Probekörpern für optische und mechanische Untersuchungen. Durch den 4-Punkt-Biegeversuch und den Trommelschälversuch werden sowohl die Grenzschicht als auch die mechanischen Eigenschaften der Kernverbunde analysiert. Die Nutzung der statistischen Versuchsplanung ermöglicht die Trennung der Effekte und eine Auswertung in Faktordiagrammen. Als Ergebnis entsteht ein quantitatives Modell, welches die Auswirkungen der Verfahrensparameter auf die vorliegenden Haftungsmechanismen beschreibt.

Das Ziel der vorliegenenden Bachelorarbeit war des den Einfluss einer strukturierten Oberfläche von Fügeteilen auf die Klebeverbindung zu untersuchen. Hierfür wurden mittels Spritzgussverfahren definierte Rauheiten auf Zug-Scher-Lineale übertragen. Verwendet wurden zwei thermoplastische Werkstoffe (PBT und PPS). Es wurde der Einfluss von drei Rauheiten untersucht. Dabei handelte es sich um eine geringe Rauheit mit Rz 1,8, eine mittlere mit Rz 15 und eine hohe Rauheit von Rz 45. Als Klebstoffsysteme wurden ein hochfestes Epoxid und ein fließfähiges Silikon ausgewählt. Um zu untersuchen ob äußere Einflüsse Auswirkungen auf die Klebung haben wurden Proben ausgelagert und gealtert. Hierbei handelt es sich um Hochtemperaturlagerungen, Temperaturschockwechsellagerungen sowie Feuchte-Lagerungen. Eine Versuchsgruppe wurde mit einem Plasmaverfahren vorbehandelt um untersuchen zu können ob eine definierte Rauheit einen Plasmavorgang entfallen lassen kann. Aufbau und Prüfung der Proben wurden in Anlehnung an DIN EN 1465 durchgeführt. Die Versagensarten wurden nach DIN EN ISO 10365 ermittelt und bewertet. Die Ergebnisse einer Versuchsgruppe wurden zusammengefasst und mit denen der anderen Rauheiten verglichen. Darüber hinaus konnten durch den Aufbau von Schliffen weitere Erkenntnisse gewonnen werden. Zur Ermittlung der Ist-Rauheit auf den Oberflächen wurden die Lineale mit einer taktilen Rauheitsmessung untersucht.

Nachhaltige Produkte und Prozesse rücken zunehmend in das Bewusstsein der Menschen. Das zeigt sich in der Kunststoffverarbeitung. Kunststoffe, welche auf nachwachsenden Rohstoffen beruhen und zudem biologisch abbaubar sind, können unsere Umweltressourcen schonen und bieten völlig neue Wege des Recyclings. Die Möglichkeit, ein Kunststofferzeugnis unter besonderen Bedingungen vollständig zu kompostieren, ist eine Alternative zur Lagerung auf Deponien. Nachteilig ist jedoch, dass Biopolymere wie Poly(-lactide) teilweise noch unzureichende Eigenschaften für technische Anwendungen aufweisen, um ein breites Anwendungsspektrum zu bedienen. Besonders geringe Schlagzähigkeiten schränken die Verwendung ein. Durch die Zugabe von funktionalisierenden Füllstoffen werden Zähigkeiten weiter minimiert. Die Erweiterung der Verwendungsmöglichkeiten Wood-Plastic-Compounds (WPC) bedingen eine Steigerung der Schlagzähigkeit durch geeignete Zusätze. Ziel der Arbeit ist es, die Zusammensetzung eines PLA-KKS-Compound zu finden, dessen Schlagzähigkeit vergleichbar mit der eines Polypropylen-KKS-Compounds ist. Die Sicherung restlicher mechanischer Eigenschaften spielt hierbei ebenfalls eine entscheidende Rolle. Auftretende Wechselwirkungen zwischen Holzspäne und den verwendeten Konzepten werden anschließend diskutiert. Erste Erkenntnisse, das WPC materialschonend und prozessstabil zu verarbeiten, wurden bereits durch vorherige Untersuchungen am Fachgebiet Kunststofftechnik gesammelt. Beginnend mit einer Recherche nach Modifikationsmöglichkeiten an reinem PLA wurden erste Ansätze für das Compound entwickelt. Verschiedene Konzepte wurden, durch geeignete Bewertungsverfahren bewertet, ausgewählt und erprobt. Das zunächst im Doppelschneckenextruder hergestellte Compound wurde anschließend mit Hilfe einer Spritzgießmaschine zu Formteilen urgeformt, an denen mechanische Kennwerte wie Schlagzähigkeit, Oberflächenhärte, Zugeigenschaften und Wärmeformbeständigkeit normgerecht ermittelt wurden. Der Einfluss der Materialzusammensetzung auf die Eigenschaften des Werkstoffs konnte quantitativ ermittelt werden. Eine Gegenüberstellung der Materialkennwert-Beeinflussung zur Compoundzusammensetzung rundet die Arbeit ab.

Viele der im Automobilinterieur sichtbar verbauten Kunststoffteile werden lackiert, um bestimmte Oberflächeneigenschaften einzustellen. So können unter anderem Farbe, Kratzfestigkeit und Glanz gezielt angepasst werden. Da die Anforderungen der Automobilhersteller und Kunden immer anspruchsvoller werden, muss die Lackierung diesen Ansprüchen ebenfalls Rechnung tragen. Deshalb werden stets neue Lacke und Applikationsmethoden entwickelt, welche den neuesten Trends und Ansprüchen gerecht werden müssen. Eine dieser Neuentwicklungen sind UV-Lacke, bei denen eine Vernetzung der Polymere im Lackfilm durch UV-Strahlung initiiert wird. Diese bieten ausgehärtet eine erhebliche Verbesserung, vor allem im Hinblick auf die Kratzbeständigkeit. Jedoch spiegeln sich die gehobenen Anforderungen bei der Applikation der neuen UV-Lacke wider. Bei gleicher Herangehensweise an den Lackierprozess wie bei den bisherigen Lacksystemen können, vor allem bei großflächigen Bauteilen, keine zufriedenstellenden Ergebnisse erzielt werden. Bei der Lackierung von großen Sichtblenden mit UV-Lack zeigte sich ein Fehlerbild, welches zuvor bei der UV-Lackierung von Kleinteilen nicht in diesem Ausmaß zu erkennen war. Bei diesen Fehlern handelt es sich um pickelartige Gebilde im Lack, welche sich bereits im nassen Lackfilm bilden und sich im weiteren Verlauf der Lackierung nicht glätten. Somit werden die Pickel durch die UV-Bestrahlung ausgehärtet. Die Fehler sind auch auf den Kleinteilen vorhanden, jedoch ist der Einfluss auf die Ausschussquote bei den Blenden mit ihrer bedeutend größeren Oberfläche enorm, da die Wahrscheinlichkeit auf den Teilen einen oder mehrere kritische Fehler zu haben mit ihrer zunehmenden Oberfläche wächst. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die gesamte Prozesskette auf Verbesserungsmöglichkeiten zu untersuchen. Das heißt vom Granulat des Rohteils, bis hin zum fertigen Produkt, Fehler und Einflüsse auf das Lackierergebnis zu finden und zu beheben. Dazu wurden zunächst verschiedene Versuche zur Ermittlung der Fehlerursache durchgeführt und anschließend darauf basierend unterschiedliche Vorbehandlungsmethoden sowie Veränderungen am Fertigungsprozess erprobt.

Zur Bestimmung diverser Strukturen oder Fehler in Objekten bzw. im Material, steht an der TU Ilmenau die Nano-Röntgen- und Computertomographie-Anlage phoenix nanome|x 180 zur Verfügung. Um herauszufinden, bis zu welcher Größe es damit möglich ist, die zu untersuchenden Details aufzulösen, ist das Ziel dieser Arbeit zwei verschiedene Arten von Prüfkörpern zu entwickeln. Mit diesen Prüfobjekten soll es möglich sein, schnell und einfach die Auflösungsgrenze der Anlage zu ermitteln, indem die kleinste im Prüfkörper noch zu erkennende Struktur festgestellt wird, deren Größe der minimalen Auflösung entspricht. Andere, ältere Verfahren, wie beispielsweise die Draht-Bildgüteprüfkörper, weisen nicht die erforderliche Auflösung zur Anwendung im Mikro- und Nanometerbereich auf. Ein anderes Verfahren ist die Ermittlung der Modulations-Transfer-Funktion. Dies erfordert jedoch einen enormen Zeit- und Rechenaufwand. Somit ist es wichtig einen alternativen Prüfprozess zu entwickeln. Bei der Betrachtung der Auflösung wird zwischen der Kontrast- und der Ortsauflösung unterschieden. Erstere beschreibt die Erkennbarkeit von Grauwertunterschieden. Letztere ist die Fähigkeit des Systems, kleine nah beieinander liegende Strukturen aufzulösen sowie getrennt und komplett darzustellen. Die Ortsauflösung, auch räumliche Auflösung, ist das, was als Auflösungsgrenze interpretiert wird und auf deren Schwerpunkt diese Arbeit aufgebaut ist. Die Herstellung des ersten Prüfkörpers erfolgte dabei mittels Fotolithographie aus einem Silizium-Wafer und die des anderen im 3D-Druckverfahren. Es konnte in der Arbeit gezeigt werden, dass das 3D-Druckverfahren eine zu grobe Auflösung hat, weshalb hier nur ermittelt werden kann, dass die Auflösung der phoenix nanome|x kleiner als 0,06 mm ist. Mit den Silizium-Proben konnte dahingegen eine Auflösungsgrenze von 2 [my]m ermittelt werden.

Ziel dieser Bachelorarbeit ist der Aufbau einer Apparatur zur Messung der druckabhängigen Wärmeleitfähigkeit von Vakuumisolationspaneelen. Diese soll in existierenden Messaufbauten zur Bestimmung von Wärmeleitfähigkeiten eingesetzt werden. Dafür wurden verschiedene Probenaufbauten zur schnellen Messung der druckabhängigen Wärmeleitfähigkeit unterschiedlicher Kernmaterialien entwickelt und getestet. Mit der neuen Messapparatur wurden verschiedene Kernmaterialien charakterisiert und mit existierenden Apparaturen hinsichtlich Messzeit, Handhabbarkeit und Qualität der Ergebnisse verglichen. Die getesteten Materialien waren zwei Glasfasermaterialien, zwei Polyurethanhartschäume und ein Pressling aus pyrogener Kieselsäure. Mit dem neuen Probenaufbau konnten Drücke von unter 0,002 mbar realisiert werden, die zuvor nicht erreichbar waren. Auch konnten nun beliebige Drücke von 0,002 bis 1000 mbar eingestellt und gehalten werden. Durch die gleichmäßige Verteilung der Messwerte im zu messenden Druckspektrum wurden genauere Ergebnisse bei gleichzeitig bis zu um die Hälfte reduzierter Gesamtmessdauer erreicht. Außerdem wurde mit Hilfe der neuen Messapparatur der Einfluss von Wasserdampf auf die Wärmeleitfähigkeit gemessen. Dieser wurde für einen Pressling aus pyrogener Kieselsäure bestimmt und mit vorherigen Messungen des ZAE Bayern und der Fa. Avery Dennison Hanita verglichen. Der anfängliche lineare Anstieg der Wärmeleitfähigkeit betrug 0,57 mW/mK pro Massenprozent(1 m%)-Wasser und war damit den zuvor bekannten Messergebnissen ähnlich. Die Messkurve knickte nach 1,5 m%-Wasser ab und hatte im weiteren Verlauf einen linearen Wärmeleitfähigkeitsanstieg von 0,05 mW/mK pro 1 m%-Wasser. Dies entsprach einem Abfall um den Faktor 11,4 und bestätigte die von Avery Dennison Hanita gemachten Erkenntnisse.

Wasserstoffdotierte Aluminiumnitridschichten (AlN:H) weisen gegenüber undotierten Aluminiumnitridschichten veränderte Eigenschaften auf, die für eine Anwendung von AlN:H als Antireflexions- und Passivierungsschicht auf Silizium-Solarzellen oder für eine Anwendung in Bauteilen, welche akustische Oberflächenwellen leiten, vorteilhaft sind. Im Rahmen eines übergeordneten Projekts sollen verschiedene Einflüsse auf die Passivierungswirkung von AlN:H-Schichten genauer erforscht werden. Ziel dieser Arbeit ist es, zunächst die Stöchiometrie der AlN:H-Schichten weiter zu verbessern und das Vorkommen von Wasserstoff in den Schichten nachzuweisen. Auch der Einfluss unterschiedlicher Depositionstemperaturen sowie eines nachträglichen Glühprozesses auf die Struktur und das Gefüge der Schicht werden untersucht. Die Bestimmung der Stöchiometrie durch energiedispersive Röntgenspektroskopie ist aufgrund der geringen Energie der Kα-Röntgenlinien von N und O fehleranfällig und liefert keine eindeutigen Ergebnisse. Eine Quantifizierung der Spektren, welche durch optische Glimmentladungsspektroskopie (GDOES) erstellt worden sind, weist fast-stöchiometrische Schichten mit einem Al/N-Atomprozentverhältnis zwischen 0,95 und 1,33 nach. Bei wasserstoffdotierten Schichten ist der Sauerstoffgehalt durch eine Hydrolysereaktion erhöht. Weiterhin hat die GDOES-Analyse gezeigt, dass ein erhöhter Wasserstoffgehalt in den AlN:H-Schichten vorhanden ist, der Wasserstoffgehalt mit steigender Depositionstemperatur sowie nach einem Glühprozess jedoch abnimmt. Durch Röntgenbeugungsexperimente (XRD) wird das Vorkommen von polykristallinem AlN in der hexagonalen Wurtzitstruktur nachgewiesen. Daneben finden sich Hinweise auf kubisches AlN. Die Depositionstemperatur und die Dotierung mit Wasserstoff beeinflussen die Orientierung, Größe und Form der Kristallite, wie Röntgenbeugungsexperimente und Aufnahmen mit dem Rasterelektronenmikroskop in Übereinstimmung mit der Literatur zeigen. Die Schichtdicke kann durch Messungen mit dem taktilen Profilometer, dem Rasterelektronenmikroskop, dem Weißlichtinterferometer oder GDOES im Rahmen der verfahrensbedingten Grenzen bestimmt werden. Als Weiterführung dieser Arbeit sind u.a. Kapazitäts-Spannungs-Messungen geplant. So soll herausgefunden werden, welche Depositionstemperatur unter Berücksichtigung der Struktur, des Gefüges und des Vorkommens von Wasserstoff in den AlN:H-Schichten für eine Anwendung als Passivierungsschicht auf Si-Solarplatten die geeignetste ist.

Diese Abschlussarbeit befasst sich mit der elektrochemischen Messung der Wasserstoffpermeation nach Devanathan und Stachurski. Untersucht werden die martensitisch durchgehärteten Stähle 100Cr6, 50CrMo4M und X30CrMoN15-1 (Cronidur 30) sowie der einsatzgehärtete Stahl SAE4320. Außerdem wird die Wasserstoffpermeation von Chrom und Chromnitrid beschichteten, sowie brünierten 100Cr6-Proben charakterisiert. Darüber hinaus wird der Einfluss der Messtemperatur und der Beladestromdichte auf die Wasserstoffpermeation ermittelt und die Vorteile einer Palladium-Schicht auf der Detektionsseite beleuchtet. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Beurteilung der Anwendbarkeit der Devanathan-Stachurski-Zelle zur Prüfung von White Etching Cracks (WECs). Dafür werden die eingestuften Ergebnisse dieser Arbeit mit den Prüfergebnissen anderer WEC-Prüfstände verglichen. Die Übereinstimmung der Ergebnisse, vor allem bei Prüfständen mit kathodischer WEC-Ermüdung, spricht für einen weiteren Einsatz der Devanathan-Stachurski-Zelle als Bereicherung der WEC-Analyse, jedoch nicht als eigenständiger WEC-Prüfstand, da in erster Linie der elektrochemische Aspekt untersucht wird und deshalb andere Faktoren, wie zum Beispiel der tribologische Anteil am Schadenshergang, nicht betrachtet werden.

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung verschiedener Hochdruckpolyethylentypen (LDPE-Typen), die in Reaktoren unterschiedlichen Durchmessers polymerisiert werden. Dazu werden verschiedene LDPE-Blasfolientypen ausgewählt, die sich im Molekulargewicht und der Dichte unterscheiden. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss des Reaktordurchmessers auf die molekulare Struktur zu charakterisieren und die Auswirkungen dieser auf optische und mechanische Eigenschaften von Blasfolien zu ermitteln. Dazu wird die Polymerstruktur mit unterschiedlichen Analyse-Methoden wie der Gelpermeationschromatographie mit anschließender Lichtstreuung und verschiedener rheologischer Verfahren charakterisiert. Weiterhin wird untersucht, wie verschiedene Prozessbedingungen einer Blasfolienanlage (Frostlinienhöhe, Durchsatz und Kühlringart) die Folieneigenschaften beeinflussen, um sowohl den Einfluss der molekularen Struktur als auch der Verarbeitungsbedingungen zu bestimmen und zu vergleichen. Der Einfluss des Reaktordurchmessers auf die Struktur der untersuchten LDPE-Folientypen konnte gezeigt und eine klare Korrelation zu den optischen und mechanischen Eigenschaften der Blasfolien hergestellt werden.

Diese Arbeit gibt zunächst einen Überblick über die gesetzlichen Rahmenbedingungen bezüglich der geltenden Emissionsgrenzwerte für konventionelle PKW. Anschließend wird deren Funktionsweise im Vergleich zu batterie- und wasserstoffbetriebenen Elektroautos, unter besonderer Berücksichtigung der Entstehungsmechanismen der Abgase (sofern diese existieren), näher erläutert und die im Rahmen des Abgasskandals vom Kraftfahrt-Bundesamt gemessenen Stickoxide verschiedener Fahrzeughersteller vorgestellt. Zusätzlich werden im Rahmen einer Lebenszyklusanalyse die Kohlendioxidemissionen der Bereitstellung von verschiedenen Sekundärenergien aus Primärenergieträgern ('Well-to-Tank') und der weiteren Energiewandlung in Nutzenergie ('Tank-to-Wheel') untersucht und zusammenfassend in der kombinierten Well-to-Wheel Betrachtung vergleichend dargestellt. Darauf aufbauend wird ermittelt, ab welcher Laufleistung, basierend auf den unterschiedlichen Wirkungsgraden und Energiebedarfen der verschiedenen Antriebe, ein Elektroauto eine günstigere Gesamtbilanz, im Bezug auf die Kohlendioxidemissionen, aufweist. Ferner werden aus werkstofflicher Sicht ausgewählte Antriebskomponenten, Karosserie, Bereifung und Elektrik/Elektronik in Herstellung und Entsorgung (soweit aus der Literatur ersichtlich), und deren Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch bzw. die Kohlendioxidemissionen, näher beleuchtet. Abschließend werden die Schadstoffemissionen konventioneller Fahrzeuge im Stadtverkehr dargestellt, sowie aus Konsumentensicht diverse entscheidungsrelevante Faktoren bei der Kaufentscheidung bezüglich eines konventionellen oder alternativen Antriebs untersucht und evaluiert.

Im Rahmen vorliegender Bachelorarbeit wird eine Theorie über wirkende Haftmechanismen bei Verbindung von Kohlenstofffasern mit aufgeschäumtem Polyethylenterephthalat durch ein Epoxidharzsystem entwickelt. Mithilfe von Resin-Transfer-Moulding- sowie Vakuuminjektions-Verfahren werden unter Variation der Kernmaterialdichte plattenförmige Sandwichverbunde hergestellt und daraus entnommene Probekörper messtechnisch untersucht. Der stoffschlüssige Haftmechanismus wird durch Kontaktwinkelmessungen am Kernmaterial charakterisiert. Der formschlüssige Haftmechanismus wird durch chemisches Auflösen des Kernmaterials hergestellter Probekörper mittels Natronlauge und anschließender bildtechnischer Untersuchung ausgebildeter Grenzschichten charakterisiert. Gewonnene Ergebnisse werden interpretiert und Empfehlungen zur Auswahl der Schaumdichte sowie des Verarbeitungsprozesses mit Zielgröße höchstmöglicher Verbundfestigkeit abgeleitet.

Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen der Abscheidung von Kupfer mit Ti3SiC2-MAX-Phasen Partikeln mit den Additiven L-Cystein, Thioharnstoff, Polyethylenglycol und bis-(3 Natrium Sulfopropyl) Disulfid (SPS) zeigen, dass die Konzentration und die Art der Additive einen starken Einfluss auf den Partikelgehalt der abgeschiedenen Schicht haben. Es wurden Zeta-Potentiale ([Zeta]-Potentiale) der MAX-Partikel in verdünntem CuSO4 (1mM), versetzt mit verschiedenen Additiven, gemessen. Die Ergebnisse deuten auf eine Schicht SiO2 auf der Oberfläche der Partikel hin. Außerdem zeigen die Messungen, dass die Partikel zwischen pH 2 und pH 6 zum Agglomerieren neigen. Die Rauheit von Schichten, abgeschieden aus partikelfreien Elektrolyten, beträgt zwischen 0,8 [my]m und 6,4 [my]m. Thioharnstoff führt zu glatten und glänzenden Schichten mit einer Rauheit von 0,8 [my]m bei 0,01 g l-1 bei 2 Adm-2. Die Schicht aus additivfreien Elektrolyten besitzt eine Rauheit von 3,3 [my]m. In Schichten, die aus Elektrolyten mit 10 g l-1 MAX-Phasen Partikeln abgeschieden wurden, liegt die mittlere Rauheit zwischen 6,3 [my]m und 15,0 [my]m. Dies liegt an den Partikeln, die auch als Kristallisationskeime dienen, dies führt zu Poren in der Schicht. Des weiteren haben die Additive einen starken Einfluss auf den Partikelgehalt der Schicht. Die aus additivfreien Elektrolyten abgeschiedene Schicht enthält 3,3 wt% Partikel. Wird aus einem Elektrolyten mit 1,0 g l-1 bei 2 Adm-2abgeschieden, so kann ein Partikelgehalt von 6,8 wt% erreicht werden. Thioharnstoff hat keinen Einfluss auf den Partikelgehalt. Schliffaufnahmen zeigen im REM eine gleichmäßige Verteilung der Partikel in der Kupferschicht.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, eine Korrelation zwischen dem Bedeckungsgrad einer Zinkschicht auf einer Aluminiumoberfläche (EN-AW 3XXX) vor und nach dem Hartlöten zu analysieren und zu bewerten. Die Quantifizierung des minimal nötigen Bedeckungsgrades vor der Wärmebehandlung sowie die Untersuchung grundlegender Mechanismen, welche die Verteilung des Zinks beeinflussen, waren weitere Ziele. Zu diesem Zweck wurden Grundlagenversuche in einem Labor-Glasofen durchgeführt. Die Auswirkung von Flussmittel auf die Benetzung des Substrates mit Zink während des thermischen Fügens in kontrollierter Atmosphäre wurde visuell betrachtet und bewertet. Des Weiteren wurde in diesem Ofen die Temperatur-Zeitabhängigkeit der Zinkdiffusion untersucht. Die Bewertung erfolgte metallografisch an geätzten Schliffproben. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Flussmittel nötig ist, um eine ausreichende Benetzung der Substratoberfläche mit Zink zu gewährleisten. Des Weiteren hat sich gezeigt, dass eine signifikante Zinkdiffusion in den Grundwerkstoff größtenteils zwischen der Schmelztemperatur des Zinks und der Arbeitstemperatur des Flussmittels stattfindet. Weitere Untersuchungen fanden in einem Durchlaufofen unter kontrollierter Atmosphäre statt. Verwendung fanden verschiedene Aufbauten aus un-, be- und teilbeschichteten Rohren sowie zinkhaltigen und -freien Lamellenmaterialien. Es wurden Proben mit jeweils einer, sowie Proben mit zwei zinkhaltigen Komponenten zu einem Netzsegment aufgebaut und wärmebehandelt. Nach dem Löten wurden rasterelektronische Analysen an den Oberflächen sowie der Rohrwandungen im Schliff durchgeführt. Diese wurden durch metallografische Untersuchungen an polierten und geätzten Querschliffen ergänzt. Festgestellt werden konnte, dass der oberflächliche Zinkgehalt an einem Segment aus zinkhaltiger Lamelle und zinkbeschichteten Rohr zu 40 % - 50 % aus der Lamelle resultiert. Das verdampfende und kondensierende, beziehungsweise sublimierende und resublimierende Zink wird als gleichmäßig verteilter Niederschlag auf dem Aluminiumsubstrat abgeschieden. Der vermutete Einfluss der Kapillarwirkung auf die schmelzflüssige Zinkschicht beim Löten konnte durch oberflächliche Untersuchungen nicht bestätigt werden. Allerdings zeigen die Analysen an Schliffen, dass der tiefenabhängige Zinkgehalt am Lötmeniskus bei der Verwendung eines zinkfreien Lamellenwerkstoffs erhöht ist. Was die Korrelation des Bedeckungsgrades vor und nach dem Löten angeht, so wurde die Annahme getroffen, dass ein Bedeckungsgrad nach dem Löten durch den Zinkgehalt auf und in dem Substrat sowie anhand der Gestalt der Diffusionszone charakterisiert werden kann. Die Ergebnisse zeigen, dass der oberflächliche Zinkgehalt linear mit dem Bedeckungsgrad vor dem Löten korreliert. Die Schichtmorphologie vor dem Löten hat keinen Einfluss auf diese Abhängigkeit. Die Quantifizierung des minimalen Bedeckungsgrades ergab 30 % zur Einhaltung des oberflächlichen Zinkgehalts, 60 % zum Erreichen des tiefenabhängigen Zinkgehalts und > 75 % zur Ausprägung eines ebenen Tiefenprofils. Das Ziel, den Bedeckungsgrad vor und nach dem Löten zu analysieren und zu bewerten, sowie den minimalen Bedeckungsgrad vor dem Löten zu quantifizieren wurde erreicht. Allerdings wurde festgestellt, dass eine applikationsbedingte Abhängigkeit zwischen dem Bedeckungsgrad und dem Schichtgewicht besteht. Der Zinkgehalt an und in dem Substrat sowie die Gestalt des Tiefenprofils nach dem Löten sind vor allem von dem Temperatur-Zeit-Verlauf der Wärmebehandlung abhängig. Somit sind Aussagen über einen minimalen Bedeckungsgrad als prozessspezifisch anzusehen und können somit nicht pauschalisiert werden.

Diese Arbeit befasst sich mit dem CapSwitch, einem mikrofluidischen kapillaren Schalter, der elektronisch ansteuerbar ist und optisch zwischen zwei adiabatischen Wellenleitern koppelt. Es können insgesamt acht Eingangswellenleiter angebracht werden und pro Eingang können vier Ausgänge angesteuert werden. Um diesen optischen Schaltvorgang elektronisch zu steuern, wird mit zwei nicht mischbaren Fluiden gearbeitet, einem polaren Fluid und einem apolaren Fluid. Diese besitzen unterschiedliche Brechungsindices. Das Schalten von einem adiabatischen Wellenleiter auf einen anderen erfolgt durch den Wechsel von apolarem zu polarem Fluid. Das polare Fluid ermöglicht die adiabatische Kopplung zwischen Ein- und Ausgang. Damit diese Kopplung räumlich definiert ist, werden die Fluide in einem engen Kanalabschnitt (Kapillare) geschaltet, welcher direkt zwischen Ein- und Ausgangswellenleiter liegt. Der CapSwitch kann zum Beispiel in der Telekommunikationsinfrastruktur genutzt werden um das manuelle Umschalten zwischen Wellenleitern zu ersetzen. Dies bietet eine schnelle und flexible Lösung um auf Wellenleiterdefekte zu reagieren. Der Schalter basiert auf dem Electrowetting on dielectrics (EWOD) Prinzip. Dafür befinden sich Elektroden unter den Kapillaren. Wenn eine Spannung an einer Elektrode angelegt wird, zieht sich das polare Fluid in diese Kapillare. Weil es ein abgeschlossenes fluidisches System ist, wird das apolare Fluid in, die nicht mit Spannung beaufschlagt Kapillaren verdrängt. Eine Schaltreihe besteht aus vier Kapillaren. Eine Kapillare ist mit polaren Fluid gefüllt die anderen drei mit apolaren. Insgesamt verfügt der CapSwitch über acht Schaltkanäle und somit 32 Schaltkapillaren. Die Arbeit beschreibt die Ansteuerung der Elektroden mittels Mikrocontroller. Durch eine Programmierung und mehrere Eingangstaster ist die Ansteuerung einfach zu handhaben. Dazu wird ein Überblick über die Funktionsweise des Schalters und die dafür benötigten Effekte gegeben. Am Schluss wird die elektronische Schaltung zur Ansteuerung des Schalters, sowie der verwendete Softwarecode erläutert.

Basaltfasern weisen höhere mechanischen Eigenschaften als Glasfasern auf und eignen sich auch aus wirtschaftlicher Sicht zur Verstärkung von Kunststoffen. Für eine technische Nutzung in Faserverbundkunststoffen wird die Faser-Matrix-Anbindung untersucht. Dazu wird ein existierender Modellansatz verwendet der um einen Haftungs-Korrekturfaktor erweitert wurde. Der Korrekturfaktor stützt sich auf die Faser Matrix Kompatibilität anhand der Grenzflächeneffekte zwischen beiden Materialpartnern. Benetzungseigenschaften und Oberflächenspannungen von Fasern und Matrices werden analysiert. Ausgehend von dispersen und polaren Spannungsanteilen werden geeignete Matrixwerkstoffe für einen Verbund mit Basaltfasern bestimmt. Im Zuge dessen wird der Einfluss von maleinsäureanhydridhaltigen Haftvermittlern auf niederpolare Polymere untersucht. Ein Polyamid 6.6 wird als geeignetes Matrixpolymer ermittelt. Der Basaltfaserverbund wird auf mechanische Zugeigenschaften untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse von Messung und Berechnung gegenübergestellt.

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.

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.

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.

Das Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem über die Sol-Gel-Route dotierte Rohrstoffe für das patentierte Plasmaschmelzverfahren der Firma QSIL hergestellt werden können. Unterziele waren die Veränderung der Absorption im ultravioletten Bereich durch geeignete Dotanden in entsprechenden Konzentrationen, sowie die Verringerung der thermischen Ausdehnung durch Titanzusatz. Ausgangspunkt war die Herstellung von massiven Kieselglaskörpern durch das Sol-Gel-Verfahren. Die Dotanden Cer, Eisen, Kupfer, Vanadium und Titan wurden in den Konzentrationen 100 ppm, 250 ppm, 500 ppm (Ce, Fe, Cu, V) oder 7 mol% (Ti) an verschiedenen Punkten in den Prozess eingebracht. Ansatzpunkte waren die SiO2-Dispersion, das Sol, der Lösungsmittelaustausch, der Xerogelkörper und die gemeinsame Sol-Gel-Reaktion zweier Substanzen. Die dotierten Gelkörper wurden gesintert, in der Rohrschmelze oder in der Plasmaschmelze aufgeschmolzen. Im Falle der Kristallisation durch eine Löslichkeitsüberschreitung des Dotanden im Kieselglas wurde mit Aluminium co-dotiert. Mittels Spektrometer wurden die Transmission- und Reflexionskurven der Ce, Fe, Cu und V-dotierten Proben aufgenommen. Die thermische Ausdehnung der Ti-dotierten Probe wurde mit dem Dilatometer gemessen. Zur Überprüfung der Homogenität der Dotandenverteilung wurde die Mikro-Röntgen-Fluoreszenzanalyse verwendet. Absolute Konzentrationen wurden mittels Atom-Emissionsspektroskopie bestimmt. Das beste Ergebnis in Bezug auf die Ultraviolett-Absorption lieferte die mit 250 ppm Fe und 1000 ppm Al dotierte Probe. Im Wellenlängenbereich von 190 nm bis 280 nm konnte eine Transmission < 1% nachgewiesen werden. Die Dotanden wurden während des Anmischens des Sols hinzugegeben und die Probe mittels Rohrschmelzverfahren aufgeschmolzen. Die Dotandenverteilung war zudem homogen. Die Wärmeausdehnung des Kieselglases mit 7 mol% TiO2 konnte von 5,5 * 10-7 K-1 auf 4,6 * 10-7 K-1 gesenkt werden.

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 &ring;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 &ring;C ein, ungeachtet des Gusswachstums. Mittels einer dreitägigen Kaltauslagerung und anschließender Warmauslagerung bei 200 &ring;C sind zu Beginn geringfügig höhere Härtewerte zu erreichen.

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.

Die Bedeutung von halbleitenden Materialien in der heutigen Gesellschaft wird durch die fortschreitende Technisierung immer größer. Deshalb ist es wichtig die Forschung in diesem Teilbereich weiter voranzutreiben, um erfahren zu können, was alles mit halbleitenden Materialien realisiert werden kann. Relativ wenig ist bisher über die Funktionsvielfalt von Halbleitern mit großer Bandlücke und deren Bedeutung als Werkstoff für Leuchtmittel bekannt. Deshalb wird in dieser Arbeit Aluminiumnitrid verwendet. Aluminiumnitrid ist der Halbleiter mit der bisher größten bekannten Bandlücke von 6,2 eV und kann für entsprechende Anwendungen sowohl als Halbleiter als auch als Isolator betrachtet werden. Terbium ist ein Element aus der Reihe der Lanthanoide, das die Eigenschaft besitzt unter Anregung von Energie auf Grund einer nach außen abgeschirmten, nur teilweise besetzten Elektronenschale im grünen Spektralbereich Licht zu emittieren. In dieser Arbeit wurden Schichten aus Aluminiumnitrid mit einer circa einprozentigen Atomkonzentration von Terbium auf Glas- und Si-Substrat durch reaktives Magnetronsputtern vom Al-Target in einer reinen Stickstoff-Atmosphäre hergestellt und mit Hilfe von Röntgenbeugung, Energiedispersive Röntgenbeugung, Rasterkraftmikroskopie, Beugung hochenergetischer Elektronen bei Refexion, Elektronenabsorptionsspektroskopie, Röntgenrefektometrie und Kathodolumineszenz untersucht werden, um diese Werkstoffkombination besser kennenzulernen und zu verstehen. Dabei konnte gezeigt werden, dass es sich meist um nanokristalline Schichten handelt. So konnte weiterhin gezeigt werden, dass auf Glas die Biasspannung wenig Einfluss auf die Kristallinität der Schicht hat. Auf Si nimmt diese jedoch mit steigender Biasspannung ab.

Durch neue Energiekonzepte und anwachsende Sicherheitsanforderungen steigt seit Jahren das Gesamtfahrzeuggewicht. Das ansteigende Gewicht erhöht den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges, was wiederum zu einem erhöhten CO2 Ausstoß führt. Um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren wird in der Automobilindustrie vermehrt auf Elektroantriebe und Leichtbau gesetzt, um schwere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel das Akkupaket eines Elektro-/ oder Hybridfahrzeuges ohne Leistungsverlust integrieren zu können. Hierfür werden hoch- bis höchstfeste Stähle wie der Warmumformstahl 22MnB5 eingesetzt, welche aber wiederum Probleme bei der Werkstoffprüfung, z.B. Kopfbrüche beim Zugversuch mit sich bringen. Deshalb sollen im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche Zugprobengeometrien sowohl auf ihre mechanischen Kennwerte, als auch auf die Bruchposition untersucht werden. Dabei sollen sinnvolle Längen und Breiten der Proben erarbeitet und eine Methode/Vorrichtung für die optimierte Auswertung von Kopfbrüchen entwickelt werden. Der Vergleich der Ergebnisse soll das Potential der verwendeten Probengeometrien aufzeigen. Hierbei sollten sich die Geometrien im Wesentlichen innerhalb der Normvorgaben bewegen. Zu Vergleichszwecken werden aber auch außerhalb der Norm liegende Probenformen, zum Beispiel gekerbte Proben untersucht. Ziel dieser Arbeit ist das Aufnehmen von mechanischen Kennwerten unterschiedlicher Parameter und Vergütungszustände für den 22MnB5-Stahl, das optimierte Auswerten von Kopfbrüchen und die Untersuchung der Kopfbruchursachen. Dabei wurden die Zugversuche an A50mm und Proportionalzugproben (A5,56) durchgeführt, wobei diese zum Teil aus Platinenmaterial (Anlieferungszustand) und zum anderen Teil aus gehärteten Bauteilen (Verstärkung Längsträger II) entnommen wurden. Hierbei wurde anfänglich geprüft, inwiefern sich das Material bei den Zugversuchen verhält und ob es zu Kopfbrüchen kommt. Anschließend wurde die verwendete Geometrie und deren Auswirkung auf das Bruchverhalten und die Kennwerte ermittelt, wobei sich zeigt, dass die Genauigkeit der Werte bei größerem L0 steigt. Um die Proben miteinander vergleichen zu können, wird bei den Proportionazugproben eine einheitliche Anfangsmesslänge von L0 = 20,2 mm verwendet. Dies hat zur Folge, dass die aufgenommenen Werte nur noch gering voneinander abweichen. Trotz Geometrieanpassung treten Schwankungen im Elastizitätsmodul auf, wohingegen die gemessenen Werte für die Streckgrenze und die Zugfestigkeit annähernd konstante Messwerte ergeben haben. Bei den ganzen Versuchsreihen sind Kopfbrüche nur selten aufgetreten und die Proben meist am selben Ort im Zugstab gerissen. Deshalb wurden Härteverläufe an ungezogenen Zugstäben durchgeführt, welche aber keine Härtehotspots aufgewiesen haben. Auch durch REM-Aufnahmen und Gefügeanalysen der Bruchflächen konnte kein Unterschied zwischen mittig gebrochenen Zugstäben und kopfseitig gebrochenen festgestellt werden. Das lässt den Schluss zu, dass das Auftreten von Kopfbrüchen durch geringe Dicken, beziehungsweise Breitenunterschiede entlang des Zugstabes und durch Eigenspannungen begünstigt wird. Tritt ein Kopfbruch auf, kann die Bruchdehnung bei vorherigem Anzeichnen und anschließendem Auswerten der Zugproben mittels der für diese Arbeit entworfenen Prüfvorrichtung ermittelt werden. Hierbei weichen die in Vergleichsmessungen aufgenommenen Werte für die Bruchdehnung nur wenig von den maschinell ermittelten Werten ab, wohingegen bei der rein händischen Auswertung mittels Messschieber und zusammendrücken der beiden Zugstabhälften stärker von den maschinellen Werten abweicht. Somit können trotz eventuell auftretender Kopfbrüche vertrauenswürdige Werte für Bruchdehnung ermittelt und angegeben werden. Um die Wahrscheinlichkeit von Kopfbrüchen zu reduzieren wurden gekerbte, nicht normkonforme Zugstäbe mit runder Kerbe untersucht, welche ausnahmslos in der Stabmitte gerissen sind. Dabei ist zu beachten, dass bei zu großen Kerben die Bruchdehnung unter die in der Norm geforderten Werte fallen kann.

Biobasierter Leichtbau als ressourcenschonende Schlüsseltechnologie gewinnt durch die weiter zunehmende Verknappung der fossilen Rohstoffe immer mehr an Bedeutung. Die Forschung und Entwicklung wird sich daher auch zukünftig weiter intensiv mit Alternativen zu petrochemischen Kunststoffen auseinandersetzen. Methylcellulose, ein Derivat der Cellulose und zugleich der weltweit am häufigsten vorkommenden Biorohstoff, stellt eine geeignete Lösung zur Substitution erdölbasierter Polymere dar. Die Tatsache der nicht vorhandenen Schadstoffemission ist einer der wesentlichen Vorteile, welche die Cellulose als biobasiertes Ausgangsmaterial für verschiedenste Anwendungen auszeichnet. Ziel dieser Arbeit ist die technologische Herstellung und Bewertung von Schaumstoffen aus Methylcellulose. Dabei wurde auf bereits bestehende Grundlagenarbeit aufgebaut um die Schaumherstellung vom Handversuchsmaßstab auf den Produktionsmaßstab zu überführen. Die experimentelle Erfassung sowie der Erkenntnisgewinn über die wesentlichen Wirkmechanismen der Schaumherstellung standen hierbei im Vordergrund. Diese Mechanismen sollten durch die Analyse der einstellbaren Prozessparametern (Schaumdichte, Fördergeschwindigkeit, Scherrate), sowie der nachgelagerten Trocknungsmethode erarbeitet werden. Die verschiedenen Parameter wurden mittels statistischer Versuchsplanung ausgewählt, woraufhin die Zielgrößen (Porengröße und Oberflächenhärte) auf ihre Effekte hin untersucht werden konnten. Für die Analyse der Celluloseschaummorphologien wurde eine spezielle Probenpräparation entwickelt, wohingegen die Auswertung mithilfe eines Stereomikroskops stattfand

Die zukünftigen Neuentwicklungen in der Automobilbranche zielen auf die Hybrid- oder Elektroantriebe ab. Diese Fahrzeuge zeichnen sich durch ein geräuscharmes bis lautloses Fahrverhalten aus. Zusätzlich werden die Fahrzeuginnenräume immer besser von Außengeräuschen wie beispielsweise Motor- und Windgeräusche abgeschirmt. Die Wahrscheinlichkeit, dass Störgeräusche durch den Kunden erkannt werden, steigt. Zulieferer von Interieurkomponenten sind bestrebt die Störgeräuschquellen im Entwicklungsprozess zu identifizieren und auszuschalten. Inhalt dieser Arbeit ist eine Konzeptentwicklung einer Luftführungskomponente zur Reduzierung von Störgeräuschen. Eine Analyse des Marktes am Anfang gibt einen Überblick über vorhandene Konzepte. Anschließend wird ein Prüfstand zur Ermittlung der Einflussgrößen entwickelt. Die Auswirkungen der Einflussgrößen werden in verschiedenen Versuchsreihen untersucht. Für die Messreihen werden Prüfpläne erstellt und die Versuchsreihen im betriebsähnlichen Zustand durchgeführt. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird die Konzeptentwicklung nach dem konstruktiven Entwicklungsprozess durchgeführt. Abschließend wird ein Vergleich zwischen der vorhandenen und neu entwickelten Komponente gezogen.

Folienhinterspritzen ist ein Spritzgießverfahren, bei dem eine bedruckte Folie in das Werkzeug eingelegt und mit Kunststoff hinterspritzt wird. Das Verfahren wird genutzt, um eine höherwertige Optik, eine gewünschte Haptik, ein Schutz oder Informationen in die Oberfläche von Bauteilen einzubringen. Während des Spritzgießens treten Auswaschungen auf, die zum Ausschuss der betroffenen Folie führen. Diese entstehen aufgrund der einwirkenden mechanischen und thermischen Belastung. In dieser Arbeit wird mit Hilfe von Spritzgießversuchen der Einfluss der thermischen und mechanischen Belastung, sowie der Einfluss der erstarrten Randschicht untersucht und in ein Modell übertragen. Zusätzlich werden Zugversuche zur Bestimmung des Temperatureinflusses auf die Folie, sowie Peelingversuche zur Bestimmung der Verbundfestigkeit im Bereich der Auswaschungen durchgeführt. In den Spritzgießversuchen konnten bei Variation der Schmelzetemperatur gegensätzliche Verläufe beobachtet werden. Das erstellte Modell gibt die Wandschubspannung, die Temperaturbelastung sowie die Kontaktzeit zwischen Schmelze und Folie als Haupteinflüsse auf Auswaschungen an. Ein direkter Einfluss der Randschicht konnte nicht ermittelt werden.

Faserverstärkte Kunststoffe bieten mit ihren hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten ein enormes Leichtbaupotential im Automobilbau. Daher finden diese verstärkt im Karosseriebau Anwendung. Ihre anisotropen Eigenschaften ermöglichen es, die Kunststoffe gezielt an die Bauteilanforderungen und -beanspruchungen anzupassen. Unter Ausnutzung des Leichtbaupotentials wurde im Rahmen dieser Arbeit ein FVK-Monocoque entwickelt und simuliert. Die dafür notwendigen Kenntnisse über die gängigen Werkstoffe, Verfahrensweisen und Technologien wurden durch Literaturrecherche erarbeitet. Darauf folgte eine Analyse eines bereits bestehenden Monocoque hinsichtlich dessen Leichtbaupotentials. Die Anforderungen an das neue Monocoque wurden anhand eines aktuellen Reglements und den Betriebsbedingungen erarbeitet und in einem Lastenheft aufgeführt. Auf Basis dieser Anforderungen sowie den Erkenntnissen aus der Literaturrecherche und Analyse wurden neue Konzepte für den Lagenaufbau und Krafteinleitungselemente erarbeitet und nach einer kritischen Bewertung ausgewählt. Im Vorfeld der Auslegung der Lagenaufbauten wurden die Materialeigenschaften von CFK-Laminaten nach DIN-Normen in Versuchen experimentell ermittelt. Mit diesen gewonnenen Daten sowie den in ANSYS PrePost 16.2 modellierten Versuchsaufbauten wurden Sandwichstrukturen entwickelt und simuliert. Den Abschluss der Arbeit bilden weitere Tests zur Validierung der Simulationsergebnisse.

Für die Detektion elektromagnetischer Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich untersucht diese Arbeit theoretische Modelle zur Beschreibung des Absorptionsverhaltens von Mikrokreuzgittern. Ziel ist daher die Entwicklung von Mikrogittern mit einem ultrabreitbandigen konstant hohen Absorptionsgrad. Dafür werden ein analytisches Leitungsmodell nach Ulrich sowie zwei numerische FEM-Materialmodelle (Finite Elemente Methode) vorgestellt. Als Eingangsparameter der Modelle werden nur die Geometrie und der Flächenwiderstand benötigt. Zur Verifizierung der Modelle werden Proben in Form von einlagigen Mikrogittern aus Gold-Palladium (AuPd) auf einer Siliziumnitrid-Membran (Si3N4) hergestellt. Deren Absorptionsgrad wird mittels FTIRSpektroskopie (Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie) über ein Frequenzband von 0,25 THz bis 200 THz bei Raumtemperatur vermessen. Hinsichtlich der angedachten Arbeitsbedingungen werden Proben zusätzlich auch bei 7K untersucht, um die Modelle bezüglich der Änderung des Flächenwiderstandes zu überprüfen. Sowohl die Ergebnisse des analytischen Modells als auch die eines der numerischen Modelle, geben in funktionsrelevanten Frequenzbereichen die gemessenen Absorptionsgrade ausreichend genau wieder, um die Modelle für die Konstruktion von Absorbergittern zu verwenden. Für sicherere Abschätzungen ist es speziell mit dem analytischen Modell möglich, Toleranzfelder für die Gittergeometrie festzulegen. Die Herstellung und Voruntersuchung von verschiedenen Absorbertestgittern kann damit erheblich reduziert werden.

Für ein Formteil, das für ein Zweikomponenten-Spritzgieß-Umsetzwerkzeug konzipiert wurde, soll ein Zweikomponenten-Spritzgieß-Verschiebewerkzeug konstruiert werden. Auslegung, Konstruktion und Simulation des neuartigen Zweikomponenten-Spritzgieß-Verschiebewerkzeugs sind elementare Bestandteile der Arbeiten. Basierend auf einem Vergleich möglicher Zweikomponenten-Werkzeuge werden die Voraussetzungen des Formteils für die Herstellung auf einem Verschiebewerkzeug ermittelt und die Luftführung angepasst. Das Werkzeug wird vollständig dimensioniert und konstruiert. Dazu wird zunächst ein Prinzip erarbeitet. Darauf aufbauend werden Betrachtungen zum Transfer des Vorspritzlings in die zweite Kavität und zur Entformung von Hinterschneidungen angestellt. Es werden mehrere Füllsimulationen durchgeführt und verglichen, um geeignete Anspritzpunkte zu finden. Temperier- und Auswerfersysteme werden dimensioniert, sowie die Steifigkeiten des Werkzeugs und der Verschiebeführung überprüft.

In dieser Arbeit werden die Glasoberflächen von zwei Glasproben mit drei "Alterungsflüssigkeiten" gealtert um sie im Anschluss zu reinigen. Vor den Versuchen, nach dem Alterungsprozess und nach dem Reinigungsprozess werden jeweils die Glasoberflächenzustände bestimmt. Es werden die Grundlagen der Glas- und im speziellen der Flachglasherstellung beschrieben, die zugrunde liegenden Normen erläutert und die einzelnen Messgeräte zur Glasoberflächenanalyse vorgestellt. Ziel war es eine Aussage darüber treffen zu können, ob der Eisengehalt der Glases einen Einfluss auf den Glasoberflächenzustand von Solarmodulen hat, und wenn ja welchen!

Ziel dieser Arbeit war es die Oberflächenvergrößerung verschiedener Black-Silicon-Strukturen gegenüber planen Silizium zu bestimmen. Black-Silicon hat gegenüber planen Siliziumoberflächen eine wesentlich größere Oberfläche. Zur Herstellung geeignet sind Verfahren nach dem DRIE- und ICP-Prinzip. Black-Silicon-Strukturen zeigen sich als Nadeln mit kegelförmiger Geometrie. In Abhängigkeit des Herstellungsverfahrens ändert sich die Nadelstruktur sowie deren Verteilung und Größe. Die daraus resultierende Oberflächenvergrößerung ist proportional zur Veränderung dieser Werte. Untersucht wurden vier verschiedene Herstellungsprozesse, zwei ICP- und zwei DRIE-Prozesse. Bis zu 450% der Oberfläche eines planen Silizium-Wafers kann die Oberfläche einer Black-Silicon-Struktur betragen. Nach einem Oxidierungsschritt kann diese auf bis zu 500% steigen. Diese Vergrößerung wird durch einen ICP-Prozess mit anschließender Argon-Behandlung erzielt. Nach der Oxidierung liegen DRIE-Prozesse im Optimalfall bei circa 250%. Für den Einsatz von Black-Silicon als Substratmaterial bedeutet eine größere Oberfläche eine Steigerung der Effektivität und Sensitivität. Für die Ermittlung der Oberflächenvergrößerung bietet sich eine Kombination aus REM- und FIB-Aufnahmen an. Aus den REM-Aufnahmen ließen sich die Nadelbedeckung und die Nadeldichte gewinnen. Mithilfe der FIB-Aufnahmen im Querschnitt wurden die geometrischen Abmessungen der kegelförmigen Nadeln bestimmt. Durch die Kombination der REM- und der FIB-Aufnahmen konnte die Oberflächenvergrößerung von Black-Silicon gegenüber planen Silizium bestimmt werden.

In dieser Arbeit wurden mittels Versuchen auf den Spritzgießmaschinen KM80-380CX und KM750-180 CX V/160 der Firma KraussMaffei die Antriebsanforderungen von Schneckenantrieben für Spritzgießmaschinen ermittelt. Dazu wurden Drehmomentmessungen und Leistungsmessungen auf den Spritzeinheiten durchgeführt und ausgewertet und die Auswirkungen prozessbeeinflussender Größen auf diese untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Erstellung von Betriebsszenarien, aus welchen sich die Antriebsanforderungen entnehmen lassen. Die ermittelten Schneckenantriebsmomente dienten dabei als Basis der Betriebsszenarien. Für die Erstellung der Betriebsszenarien wurde davon ausgegangen, dass der Antrieb für eine Spritzgießmaschine, auf der ein Bauteil in Dauerproduktion hergestellt wird, optimiert werden soll. Des Weiteren werden die Antriebsanforderungen durch Anwendung von Skalierungsregeln auf verschiedene Schneckendurchmesser übertragen und Hinweise für die Anwendung der Betriebsszenarien gegeben.

Die Verfahren der Galvanotechnik unterliegen einem Prozess der kontinuierlichen Optimierung. Ein Ansatz dafür ist, Verfahren so weit wie möglich umweltschonend und unter Berücksichtigung ökologischer Aspekte, wie zum Beispiel giftige cyanidhaltige Kupferelektrolyte zu ersetzen, zu optimieren. Die vorliegende Arbeit verfolgt diesen Ansatz und beschäftigt sich mit Untersuchungen zur galvanischen Kupferabscheidung aus alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten. Der Hauptaspekt der Untersuchungen liegt in den Versuchen zur galvanostatischen Kupferabscheidung mit einer Galvanikanlage im Labormaßstab, wobei verschiedene Elektrolytansätze mit Phosphonaten als Komplexbildner gewählt werden. Im Anschluss erfolgt eine visuelle Beurteilung der Schichtqualität und mithilfe der Wägemethode und der Röntgenfluoreszenzanlyse werden die Schichtdicke sowie die Stromausbeute bestimmt. Des Weiteren werden mit einer elektrochemischen Quarzmikrowaage und einer Platin-Platin-Messzelle ebenfalls galvanostatische Untersuchungen zur galvanostatischen Kupferabscheidung und Versuche zur zyklischen Voltammetrie durchgeführt. Mithilfe der potentiometrischen und komplexometrischen Titration erfolgt eine Analyse der Elektrolytbestandteile.

In der Kunststoffindustrie werden funktionalisierte Formteile in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Bei der Funktionalisierung werden Füllstoffe dem Kunststoff während der Aufbereitung zugefügt, um die Eigenschaften des Kunststoffformteils zu verändern. Dabei können elektrisch leitfähige Partikel die Leitfähigkeit von Kunststoffen erhöhen und für die Substitution bestehender Werkstoffe wie Kupfer verwendet werden. Die erreichbare Leitfähigkeit hängt neben dem leitfähigen Füllstoff auch vom verwendeten Füllstoffgehalt und den Verarbeitungsbedingungen ab. Der Mechanismus der Leitfähigkeit wurde physikalisch analysiert und eine Prozessanalyse des Aufbereitungs- und Verarbeitungsprozess durchgeführt. Mittels eines DoE Versuchsplans wurden die Haupteinflussgrößen auf die elektrische Leitfähigkeit und die Verbundfestigkeit zwischen Kunststoff und Folie quantifiziert. Weitere Versuche wurden zur Kontaktierung der leitfähig modifizierten Formmasse mit Eigenteilen durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit konnten leitfähige Kunststoffe auf Polycarbonatbasis mit 20 % CF hergestellt werden, die einen Widerstand von 30 k[Omega] aufweisen. Mit dieser Leitfähigkeit können Anwendungen realisiert werden, bei denen geringe Ströme anfallen. Ein Demonstrator wurde im Folienhinterspritzverfahren hergestellt und die Funktionsfähigkeit nachgewiesen.

Die Bildung von Slums, beispielsweise bedingt durch Urbanisierung, stellt viele, überwiegend arme Länder vor große Probleme. Hinzu kommen Umweltkatastrophen und Kriege. Polymerbeton könnte eine kostengünstige und vor allem schnelle Lösung sein, um kurzfristige oder langfristige Unterkünfte zu errichten. Das Modulare Aufbau System der Firma PolyCare ermöglicht es, ohne technische Hilfsmittel oder besondere Vorkenntnisse, Bausteine herzustellen und diese zu Häusern zusammenzustecken. Die so errichteten Häuser können bei Bedarf auseinander genommen und an anderen Stelle aufgebaut werden. Als Füllstoff ist Sand verwendbar, welcher in den Zielländern oftmals in großen Mengen vorhanden ist, was dieses System zusätzlich attraktiv macht. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Ansatz zu finden, um das Aushärteverhalten, die Fließeigenschaften und den Einfluss des Sandes auf das Harzsystem zu bestimmen. Weiterhin werden die Kurvenverläufe mittels Weibullfunktion angeglichen. Die ermittelten Parameter der Weibullfunktion ermöglichen es dem späteren Anwender, die passende Kombination aus Beschleuniger und Härter für seine Anwendung zu bestimmen. Mithilfe dieser Erkenntnisse, sollen die Prozessbedingungen verbessert und die Prozesszeit verringert werden.

Innere Spannungen einer abgeschiedenen Schicht können unerwünschte Zug- oder Druckspannungen sein, die zu Formänderungen des Bauteils führen können. Mit dem in-situ Messsystem MSM200 lassen sich die Makrospannungen bestimmen. Ein in der Produktion eingesetzter Nickelsulfamat-Elektrolyt wurde auf seine Zusammensetzung analysiert und der Einfluss verschiedener Parameter in Hinsicht auf die inneren Spannungen der erzeugten Schichten untersucht. Zu den Einflussfaktoren gehörten Stromdichte, Temperatur, Zugabe von Netzmitteln sowie Chlorid- und Glanzbildner-Gehalt. Zusätzlich wurde die Oberflächenspannung nach Netzmittelzugabe gemessen. Des Weiteren konnte mit der Simulationssoftware Cell-Design die Schichtdicken- bzw. Stromdichteverteilung einer Grabenstruktur berechnet werden. Diese Berechnung ist in guter Übereinstimmung mit von der aus metallografischen Querschliffen erhaltenen Schichtdickenverteilung. Die Simulation ist von großem Vorteil, da der experimentelle Zeitaufwand zur Herstellung dicker Schichten sehr groß ist. Ebenfalls in-situ wurde das Messgerät dresor EP zur online Messung der Abscheidungsgeschwindigkeit getestet. Seine Funktionsweise wurde ausführlich an einem Zinkelektrolyten geprüft.

In ökonomischer sowie ökologischer Hinsicht rückt der Leichtbau im Fahrzeugbau immer weiter in den Vordergrund. Die konsequente Umsetzung dieses Themas erfolgt zum einen über Stoffleichtbau, wobei der herkömmliche Stahl beispielsweise durch Stahl mit verbesserten Eigenschaften oder durch völlig neue Metalle wie Aluminium ersetzt wird. Zum anderen muss bei der Substitution des Stahls durch Aluminium auf konstruktive Mittel zurückgegriffen werden, da sich das Konzept des Stahl-Karosseriebaus nicht immer vollständig in entsprechender Serie auf Aluminium übertragen lässt. Für den Karosseriebau mit Aluminium werden derzeit drei Konzepte angewandt: Die Blechschalenbauweise, die Spaceframe-Konstruktion (mit der sich ein Aluminiumeinsatz von bis zu 100 % in der Karosserie realisieren lässt) sowie die Aluminium-Hybridbauweise. Im Karosseriebau werden hauptsächlich Aluminiumknetlegierungen der 5xxx sowie der 6xxx-Serie verwendet. Die 5xxx-Serie bildet allerdings bei Verformung Fließfiguren aus, weshalb diese Legierungen im Sichtbereich nicht eingesetzt werden können. Daher werden für Außenhautlegierungen die fließfigurenfreien 6xxx-Legierungen (AlMgSi) eingesetzt. Mit steigender Lagerdauer bilden sich Mg2Si-Ausscheidungen, welche mit der Zeit eine zunehmende Verfestigung des Materials verursachen. Die übliche Garantiespanne auf die Kennwerte der Legierung beträgt sechs Monate. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, ob zwei spezielle Außenhaut-Legierungen über einen Gesamtzeitraum von zwölf Monaten ab Lösungsglühen verwendbar sind. Da Stahl dennoch eine wichtige Komponente des Karosseriebaus darstellt, wird auch bei sechs Karosseriestählen unterschiedlicher Festigkeitsklassen eine Untersuchung über die Erweiterung des Garantiezeitraumes auf zwölf Monate ab Verzinkung durchgeführt. Ein weiterer Aspekt der Untersuchung an Aluminium ist die experimentelle Ermittlung der Wirkung unterschiedlicher Lagertemperaturen auf das Aushärtungsverhalten einer AA 6014 Legierung. Der Werkstoff wird hierzu über einen Zeitraum von vier Monaten geprüft. Ziel dieser Arbeit ist eine Bewertung aller untersuchten Werkstoffe hinsichtlich der verwendeten Auslagerungsdauer und -temperatur. Hierzu werden über den jeweiligen Untersuchungszeitraum monatlich Zug- und Biegeversuche (mit und ohne Vordehnung des Materials), Erichsen-Tiefungen, Näpfchen-Tiefziehversuche nach Swift sowie metallographische Gefügeanalysen durchgeführt. Abschließend wird mittels rasterelektronenmikroskopischer Analyse der Bruchflächen ausgewählter Zugproben ein Bezug zwischen Lagerdauer/-temperatur und Aushärtung hergestellt. Für die Beurteilung der Lagerfähigkeit des Materials bei unterschiedlichen Raumtemperaturen wird das Material bei tiefen Temperaturen (-24 &ring;C sowie 7 &ring;C), erhöhter Temperatur (50 &ring;C) sowie Raumtemperatur (als Referenz) ausgelagert. Dabei wird das Material für die tiefen Temperaturen (sowie eine Raumtemperatur-Referenz) selbst lösungsgeglüht. Im Zuge dieser Untersuchungen wird ermittelt, ob sich die Lagerdauer einer schnellaushärtenden Legierung auf den Lackeinbrennungsprozess und die damit verbundene Festigkeitssteigerung des Materials auswirken. Aus den Ergebnissen der durchgeführten Versuche wird deutlich, dass die Verfestigung der untersuchten Aluminiumlegierungen innerhalb eines Jahres langsamer voranschreitet als erwartet. Dies bedeutet, dass die Grenzen der mechanischen Kennwerte auch nach zwölf Monaten noch nicht überschritten sind. Bei beiden Aluminiumlegierungen kann deshalb eine Erweiterung des Lagerzeitraumes auf zwölf Monate ab Lösungsglühen vorgenommen werden. Auch bei den analysierten Stählen kann aufgrund der vorliegenden Ergebnisse der jeweils festgelegte Auslagerungszeitraum verdoppelt werden. Die Untersuchung der Lagertemperaturen hat ergeben, dass eine Auslagerung bei erhöhten Temperaturen nur mit Einschränkung möglich ist. Eine Auslagerung bei tiefen Temperaturen verlangsamt zwar das Ausscheidungsverhalten, jedoch kann der extreme energetische Aufwand durch die vergleichsweise geringe Auswirkung auf die mechanischen Kennwerte nicht gerechtfertigt werden. Insgesamt wird deutlich, dass sich die Verfestigung des Materials auf die Zugversuche auswirkt, auf die Biege-, Tief- und Streckzieheigenschaften jedoch wenig Einfluss hat. Anhand der Bruchflächen über zwölf Monate kann dies bestätigt werden. In der Bruchstruktur der verschiedenen Lagertemperaturen sind jedoch keine Unterschiede erkennbar. Auf Basis dieser Arbeit kann als nächster Schritt ein Betriebsversuch in Betracht gezogen werden.

Viele Entwicklungen aus der Mikroelektronik sind heute fester Bestandteil unseres Alltags. Besonders ist hier der MOSFET als das wichtigste Bauelement für integrierte Schaltungen hervorzuheben, welcher diese erst ermöglicht hat. Dehnbare Substrate eröffnen nun neue Anwendungsbereiche fernab der konventionell steifen Materialien. So soll in dieser Arbeit ein Prozess zur Übertragung von Leiterbahnen und etwaiger Komponenten auf ein solches Substrat vorgestellt werden. Als Bauelemente dienen speziell angepasste MOSFETs, deren abschließende elektrische Charakterisierung nach dem Transfer bis zu einer Dehnung des Substrates von 55 % konstante Werte liefert, bevor die Lötverbindung am Sourcekontakt bricht.

Zierelemente bzw. Bauteile im Automobilinterieur mit einer Hochglanzsichtkarbonoberfläche stellen für den Hersteller in Bezug auf den Fahrzeugnutzungszyklus eine besondere Herausforderung dar. Wechselnden klimatischen Bedingungen ausgesetzt, mit Temperaturschwankungen von -30&ring;C bis 80&ring;C und schwankender Luftfeuchte von 30% bis 80%, weisen die Bauteile eine karbongewebestrukturfolgende Oberflächenwelligkeit und einen Verzug auf. Ziel der Arbeit ist, die Ermittlung der Entstehungsmechanismen für die Oberflächenwelligkeit und den Verzug sowie die Identifizierung von Qualitätsverbesserungsmöglichkeiten im Serienfertigungsprozess. Zur Ermittlung der Entstehungsmechanismen erfolgen eine Betrachtung des Serienfertigungsprozesses und eine theoretische Analyse des Schichtaufbaus. Der Schichtaufbau des Zierteils umfasst eine Polyurethan-, eine Karbonfasergewebe-Polyurethan, eine Vlies- und eine glasfaserverstärkte Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrolträger-Schicht. Im Folgenden werden unter Einbezug der Materialeigenschaften der Einzelschichten und den Klimabedingungen Thesen zu den möglichen Entstehungsmechanismen erstellt. Anschließend werden durch einen Vorversuch und thermische Untersuchungen die Entstehungsmechanismen eingegrenzt. Zusammenfassend können die Entstehungsmechanismen auf eine Relaxation von Schichtspannungen und auf eine Volumenänderung des Polyurethans zurückgeführt werden. Der Versuch der Qualitätsbeeinflussung durch Parametervariation in der Serienfertigung führt zu dem Ergebnis, dass die klimabedingte Oberflächenwelligkeit durch einen geeigneten Temperprozess um 26% gesenkt werden kann. Eine Beeinflussung des klimabedingten Verzugs ist durch die gewählte Parametervariation nicht eindeutig nachweisbar.

Faserverstärkte Kunststoffe gewinnen in der Fahrzeugindustrie zunehmend an Bedeutung. Hierbei stellen die Kosten der Carbonfaser einen erheblichen Anteil der Herstellungskosten von CFK-Strukturbauteilen dar. Eine Möglichkeit der Kostensenkung ist die Wiederverwendung von Gelege-Verschnittresten in Form eines Recycling-Vlieses. Des Weiteren existiert der Ansatz, die hohe Festigkeit und Steifigkeit der Kohlenstofffaser mit dem Kostenvorteil der Glasfaser in einer hybriden Faserverstärkung zu kombinieren. In der vorliegenden Arbeit soll die Serientauglichkeit der Substitution eines Carbonvlieses durch ein Glasfasergelege analysiert werden. Grundlage der Untersuchungen bilden die formgebenden Produktionsschritte, das Preforming und das Resin Transfer Moulding. Aus den Eigenschaften der beiden Werkstoffe Carbon und Glas werden zunächst prozess- und bauteilbeeinflussende Unterschiede herausgearbeitet und als Hypothese formuliert. Die aufgestellten Thesen werden in einem nachfolgenden Versuchsprogramm systematisch über die gesamte Prozesskette untersucht. Unterstützt wird die Prozessanalyse durch Modellversuche, die darauf abzielen, Abweichungen zwischen dem Serien- und dem Versuchsmaterial zu quantifizieren. Im Zuge dessen werden das Aufheizverhalten der Materialien im Preforming, das Umformverhalten der trockenen Halbzeuge sowie die Infiltration der Vorformlinge im RTM untersucht. Neben dem Einfluss der Materialsubstitution auf die Verarbeitung, werden die Auswirkungen auf Bauteileigenschaften ermittelt. Mögliche Abweichungen vom bestehenden Bauteil betreffen die mechanischen Eigenschaften, die Teilegeometrie durch Verzug und die Langzeitbeständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen.

Diese Bachelorarbeit zeigt die Weiterentwicklung einer vorhanden Mechanotherapieorthese für die Hand, welche von Dipl.-Ing. Martin Feierabend entworfen wurde. Die auf einem hydraulischen System und auf einem Federmechanismus basierende Schiene wird nach einer Patent- und Literaturrecherche auf mögliche Kritikpunkte analysiert. Im Vordergrund steht die Weiterentwicklung des Aktuators, der zu einem bidirektionalen hydraulischen System erweitert werden soll, um den vorhanden Federmechanismus, für eine erhöhte Momentenentwicklung auf den Finger, zu ersetzen. Die Fertigung eines Funktionsmusters für erste Tests rundet diese Arbeit ab.

Im alltäglichen Leben ist die Nutzung verschiedener optischer Systeme, wie zum Beispiel die der Kamera eines Smartphones, so groß wie nie zuvor. Durch diesen Boom finden immer mehr Kunststoffoptiken Verwendung. Durch ihr geringes spezifisches Gewicht, ihren kostengünstigen Werkstoff und ihre hohe Designfreiheit haben sie gegenüber anorganischem Glas einige Vorteile. Ein geeignetes kunststofftechnisches Fertigungsverfahren zur Herstellung solcher Kunststoffoptiken ist das Spritzprägen. Die Qualitätswerte von Kunststofflinsen lassen sich durch innere, geometrische und optische Eigenschaften charakterisieren. Um diese Qualitätswerte in der Konzeption des Spritzprägewerkzeugs umsetzen zu können ist ein genaues Prozessverständnis notwendig. Dazu wird der Aufbau einer Spritzgießmaschine betrachtet und der Verfahrensablauf des Spritzprägens untersucht. Nach abgeschlossener Analyse prozess-, funktions- und qualitätsbeeinflussender Faktoren werden diese in die Konzeption des Spritzprägewerkzeugs überführt. Dazu dienen eine Anforderungsliste, eine Gesamt- und Funktionsstruktur. Anhand dieser Informationen werden drei Werkzeugkonzepte erarbeitet, die sowohl technisch als auch wirtschaftlich bewertet werden. Das beste Konzept wird in einer Konstruktion zu einem Spritzprägewerkzeug zur Herstellung hochwertiger Kunststofflinsen weiterentwickelt. Neben der Grundfunktion ist das Werkzeug modular ausgelegt, um verschiedene Linsendicken und Linsenkonturen, wie zum Beispiel konvexe oder konkave Linsen, bei geringem Rüstaufwand fertigen zu können. Außerdem sind Temperatur- und Druckkraftmesssensoren verbaut, um eine hohe Bandbreite an Prozessbedingungen messen zu können. Abschließend erfolgt ein Funktionsnachweis mit gleichzeitiger Untersuchung von den zuvor aufgestellten Qualitätswerten optischer Kunststofflinsen.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit einem neuartigen Verbundwerkstoff bestehend aus Aluminiumschaum und thermoplastischem Kunststoff. Dabei bildet der Aluminiumschaum den Kern während der Kunststoff als Mantelmaterial dient, mit dem der Aluminiumschaumkern dreidimensional ummantelt wird. Untersucht wird die Wirkung der Kunststoffummantelung auf die mechanischen Eigenschaften eines solchen Hybridbauteils. Besonderer Fokus liegt dabei auf dem Druckversuch, da dieser für die geplante spätere Anwendung der Technologie als Absorptionselement eine herausragende Rolle spielt. Als weiterer Lastfall wird die Biegung ausgewählt, die ebenfalls behandelt wird. Für beide Lastfälle werden Modelle entwickelt, die auf Basis einfacher Vorversuche oder basierend auf einfachen Werkstoffkennwerten aus Datenblättern das Verhalten dieser Hybridbauteile simulieren. Die entwickelten Modelle werden getestet und spezifische Erkenntnisse zur Dimensionierung abgeleitet. Dafür wird im Zuge der Arbeit eine Prüfmethodik erstellt und auf dreidimensional ummantelte Probekörper angewendet. Die Testergebnisse werden vorgestellt und Abweichungen zum Modell interpretiert. Im Anschluss daran findet ein Vergleich der beiden getesteten Kunststoffe statt und es werden Schlüsse für die anwendungsspezifische Auswahl von Thermoplasten gezogen.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse verschiedener Gewebekonstruktionen für die Bauteilherstellung im RTM Verfahren. Dazu werden sowohl verschiedene Gewebearten als auch Lagenausrichtungen mittels unterschiedlicher Methoden untersucht. Hierzu bleiben Größen wie Harzviskosität, Faserwerkstoff und Druck konstant, sodass lediglich der Vergleich der verschiedenen Gewebekonstruktionen angestellt werden kann. Diese Vergleiche werden anhand der Fließfrontgeschwindigkeit in einem modifizierten Vakuuminfusionsverfahren durch einen neu konzipierten Versuchsaufbau gezogen. Dieser soll den realen RTM-Prozess so genau wie möglich wiederspiegeln, jedoch bei einem minimalen Kosten- und Zeitaufwand durchführbar sein. Die Prozesszeit eines gesamten Versuchsdurchlaufes mit allen erforderlichen Messgrößen beträgt dann 2-3 Stunden pro Versuchskörper. Dabei kommen Durchlichtmikroskopieverfahren sowie Zeitmessungen an mehreren Versuchsaufbauten mit den differierenden Kenngrößen Gewebeausrichtung und Gewebeart zum Einsatz. Nach der Prozessanalyse folgt eine Untersuchung der ausgehärteten Probekörper auf Faservolumen- und Porenvolumengehalt sowie Schliffproben zum Vergleich der in Flussrichtung auftretenden Effekte der Verpressung von Gewebematerialien. Anhand der ermittelten Ergebnisse kann nun ein Katalog über die unterschiedlichen Gewebekonstruktionen angefertigt werden, welcher dann einen Vergleich dieser ermöglicht.

C-Si-Elektroden stellen aufgrund ihrer hohen theoretischen Kapazität eine zukunftsweisende Technologie zur Energiespeicherung in Lithium-Ionen-Batterien dar. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit den Eigenschaften siliziumbasierter Elektrodenfilme und deren Zusammenhang mit der elektrochemischen Leistungsfähigkeit. Im Zuge dessen werden die Einflüsse von Bindemittel, Wassergehalt, Filmdicke und Substratbeschaffenheit auf die Elektrodenbeschichtung untersucht. Die Schichten werden hinsichtlich ihrer Homogenität und Flächenbeladung verglichen. Zur Charakterisierung werden außerdem rheologische Untersuchungen, Haftungstests und elektrochemische Messungen an Halbzellen durchgeführt. Die Elektrodenfilme werden weiterhin unter Einbeziehung des Herstellungsverfahrens betrachtet. Es werden unterschiedliche Misch- und Beschichtungstechniken angewendet, um die Übertragbarkeit der erhaltenen Ergebnisse zu prüfen.

In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde eine eutektische Indium-Bismuth-Legierungsschicht mit der Schmelztemperatur 72 &ring;C und der Zusammensetzung 66,7 m % In und 33,3 m % Bi durch galvanische Abscheidung erzeugt. Dieser niedrigschmelzende Metallüberzug soll als eine Lotschicht für das Montieren von Silizium-Komponenten auf Kupfer-Strukturen bei der fluidischen Selbstanordnung dienen. Für die Untersuchung wurden zwei saure (/Bi(III)/CH3SO3H und /Bi(III)/HClO4) und drei alkalische Bi-Elektrolyte (/Bi(III)/Cl-/EDTA, /Bi(III)/CH3SO3-/EDTA und /Bi(III)/CH3SO3-/NTA) angesetzt. Die benutzten In-Elektrolyte waren ein kommerzieller alkalischer In-Elektrolyt ("NB Semiplate In100") und ein saurer In(III)/CH3SO3H-Elektrolyt. Es wurden Untersuchungen zur galvanische Abscheidung einer In-Bi-Legierungsschicht aus dem alkalischen Elektrolytansatz In(III)/SO42-/NTA/Bi(III)/CH3SO3-/NTA durchgeführt. Weiter wurden In-Bi-Legierungsschichten durch Abscheidung der Einzelschichten und Schmelzen des Bi-In-Zweischichtsystems erzeugt. Diese wurden mit DSC, RFA, EDX und XRD untersucht. Durch Variation der Schichtdicken konnte die gewünschte eutektische Legierungszusammensetzung mit der Schmelztemperatur von 72 &ring;C erreicht werden.

In dieser Arbeit wird eine thermische Konditionierstation auf Basis von Infrarot-Heizstrahlern für das Aufheizen von plattenförmigen, endlosfaserverstärkten Thermoplasten (ELFT) konzipiert, konstruiert und in Betrieb genommen. Die thermische Konditionierstation soll zusammen mit einer konventionellen Spritzgießmaschine, einem Hybrid-Werkzeug und einem mehrachsigen Industrieroboter den Fertigungsprozess von Organoblechbauteilen im Technikumsmaßstab abbilden. Nach einer Analyse zum aktuellen Stand der Technik und der Betrachtung weiterer geeigneter Erwärmungsprinzipe werden die physikalischen Grundlagen der Infrarot-Erwärmung und der Wärmeleitung erarbeitet. Dabei wird insbesondere die Wechselwirkung zwischen Infrarot-Spektrum des Strahlers und Absorptions- bzw. Transmissionsspektrum des Halbzeugs und dessen Einfluss auf den Energieeintrag untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zu einem Modell zusammengetragen, welches in der Lage ist, die zeitliche und örtliche Temperaturverteilung im Organoblech während des Aufheizvorgangs in Abhängigkeit diverser Einflussgrößen zu simulieren. Abschließend werden Erwärmungsversuche mit unterschiedlichen Organoblechen auf der thermischen Konditionierstation durchgeführt und die Ergebnisse mit den Vorhersagen des erstellten Simulationsmodells verglichen.

In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Verfahren zur Identifikation des Zwischenstufengefüges Bainit in Stählen untersucht und bewertet. Als Bainit wird ein aus Ferrit und Zementit bestehendes Gefüge bezeichnet, das bei Umwandlungstemperaturen und Abkühlgeschwindigkeiten zwischen der Martensit- und Perlitbildung entsteht. Die Analyse erfolgte mittels Glimmentladungsspektroskopie, Härtemessung, Licht- und Rasterelektronenmikroskopie, Ultraschall, Röntgenbeugung und röntgenographischer Spannungsmessung. Es wurde eine Wärmebehandlung des Stahls 16MnCr5 durchgeführt und durch unterschiedliche Abkühlparameter verschiedene Gefüge eingestellt. Anhand der Härtemessung und der Spannungsmessung können Rückschlüsse auf die Abkühlgeschwindigkeit und damit auf die Gefügezusammensetzung getroffen werden. Durch die Bestimmung der Halbwertsbreite der Röntgenbeugungspeaks kann ein überwiegend martensitisches Gefüge ermittelt werden. Mittels licht- und elektronenmikroskopischen Untersuchungen ist eine Identifikation der bainitischen Gefügebereiche möglich. Die Untersuchung unbekannter Proben zeigt, dass ein Nachweis des Bainit nur über die Kombination mehrerer Anyalyseverfahren und bei Kenntnis der thermischen und mechanischen Behandlung des Werkstoffs zweifelsfrei möglich ist.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten (ELFT) hergestellten Strukturbauteils im Spritzgießprozess und der Konzeption, Konstruktion sowie Produktion des dazugehörigen Hybridwerkzeuges zur Herstellung verschiedener Geometrien. Umformradien sowie Wandstärken am gesamten Bauteil spielen hierbei eine Rolle. Für die Entwicklung des Strukturbauteils werden die geometrischen Einflüsse auf die Umformbarkeit des ELFT-Halbzeuges untersucht. Zur rheologischen Validierung wird eine Füllsimulation durchgeführt. Auf Basis des so erhaltenen Bauteils werden mögliche Konzepte für die Teilfunktionen des Werkzeuges ermittelt. Die gewichtete Bewertung aller Teilkonzepte erlaubt die Zusammenführung zu einem funktionsfähigen Gesamtkonzept. Bei der konstruktiven Ausarbeitung liegen kostengünstige Fertigung sowie Effizienz des Werkzeuges im Fokus. Die Inbetriebnahme ermöglicht eine Einstellung des Prozesses. Die Untersuchung geometrischer Einflüsse auf das Umformverhalten des Einlegers ist nach Abschluss dieser Arbeit möglich.

In der Kunststofftechnik setzte sich in den letzten Jahren ein Trend weg von petrochemisch basierten Erzeugnissen hin zu den s. g. Biokunststoffen durch. In der aktuellen Forschung wird vermehrt Wert auf Beständigkeit und Eignung der Biokunststoffe für technische Anwendungen gelegt. Seitdem Kiefernkernholz (KKH) eine antibakterielle Wirkung nachgewiesen wurde, wird dieses mit Polypropylen und anderen petrochemisch basierten Kunststoffen beispielsweise zu Spielzeug und Tischablagen für den Krankenhaussektor verarbeitet. Naheliegend ist die Kombination von KKH und Biokunststoffen. Hier gibt es noch Probleme hinsichtlich der Qualität der Teile sowie der Prozessstabilität. Zu dieser Thematik fehlen Kenntnisse bei der Einarbeitung von KKH in Biokunststoffe sowie Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und Formteileigenschaften. Daher ist es das Ziel dieser Arbeit, einen stabilen Prozess für die Einarbeitung von KKH-Späne sowie der Weiterverarbeitung zum Formteil zu schaffen, um die empfindlichen Materialien möglichst schonend zu verarbeiten und die antibakterielle Wirkung des Holzes sowie die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes zu erhalten. Dazu müssen Zusammenhänge zwischen den Einflussgrößen sowie dem Molekülkettenabbau untersucht werden, sodass eine Optimierung der Prozesse bezüglich der mechanischen und thermischen Eigenschaften der Formteile möglich wird. Als Verarbeitungsverfahren sollen das konventionelle Compoundieren und das nachfolgende Spritzgießen mit dem innovativen Verfahren des In-Line-Compounding (ILC) verglichen werden. Aufgrund fehlender Daten zur Verarbeitung von Holz in Schneckenmaschinen, werden nach der Grundlagenerarbeitung eine Reihe von Vorversuchen und versuchsbegleitenden Untersuchungen durchgeführt. So wird der verwendete Biokunststoff auf eine Wechselwirkung mit den Holzinhaltstoffen untersucht. Es folgt eine nähere Betrachtung des Holztrocknungsverhaltens in Vorbereitung auf eine Verarbeitung in Schneckenmaschinen, sodass Aussagen hierzu möglich sind. In den Hauptversuchen werden Zusammenhänge zwischen den Material- sowie Prozessparametern und den Prüfkörpereigenschaften mithilfe einer Versuchsplanung an der SGM generiert. Allerdings ist es nicht möglich eine Prozessstabilität zu erzeugen, die mit der im Prozess bei der Verarbeitung von reinem PLA vergleichbar wäre. Aus den Versuchen können Empfehlungen gegeben werden, um mechanische und thermische Eigenschaften zu maximieren und die Spanzerkleinerung zu minimieren. Für einen Vergleich mit Verarbeitungsdaten des ILC konnten keine Probekörper hergestellt werden.

Die faserverstärkten Kunststoffe bieten im Vergleich zu den Metallen für viele Anwendungen die Möglichkeit der Gewichtseinsparung bei gleichbleibenden oder verbesserten mechanischen Eigenschaften. Sie bieten ein sehr breites Anwendungsspektrum durch eine Vielzahl an Herstellungsverfahren. Bei ihrer Herstellung können die Eigenschaften des Faserverbundes direkt auf die spätere Belastungssituation abgestimmt werden. Diese Arbeit befasst sich mit dem Vakuuminfusionsverfahren. Das Ziel ist die Vorhersage der erreichbaren mechanischen Eigenschaften der herzustellenden Bauteile in Abhängigkeit der gewählten Prozessparameter und der damit erreichten Imprägnierung des Faserverbundes. Es wird eine Möglichkeit zur genauen Simulation des Infusionsvorganges aufgezeigt. Die Simulationsergebnisse können genutzt werden, um den Fehlstellengehalt der herzustellenden Bauteile vorabzuschätzen. Zur Vorabschätzung der mechanischen Eigenschaften wird die klassische Laminattheorie verwendet. Es wird verdeutlicht, wie die mechanischen Eigenschaften der herzustellenden Bauteile gezielt über die Prozessparameter des Vakuuminfusionsverfahrens gesteuert werden können und wie die Entstehung von Fehlstellen im Bauteil verhindert werden kann.

Atemschutzgeräte ermöglichen es Anwendern in einer mit Schadstoffen belasteten Umgebung zu arbeiten. Daher sollen Beeinträchtigungen durch das Hilfsmittel Atemschutzgerät auf den Anwender so gering wie möglich gehalten werden. Bei der Verwendung von Maske-Filter-Kombinationen wird der Atemwiderstand insbesondere durch die Filtermedien verursacht. Bei Gasfiltern handelt es sich dabei meist um Aktivkohle, die im Filter zwischen zwei Filterböden verdichtet ist. Zur Minimierung des Atemwiderstands werden zunächst im Hinblick auf strömungsmechanische Eigenschaften verschiedene Prozessparameter der Fertigung von Gasfiltern untersucht. Aus dieser Studie geht hervor, dass sich mit niedrigerem Pressdruck auf die Aktivkohle der Atemwiderstand verringert. Dieses Verhalten lässt sich auf die durch den verringerten Pressdruck hervorgerufene Änderung der beiden Haupteinflussfaktoren auf den Widerstand zurückführen. Einerseits nimmt durch die geringere Verdichtung des Filtermaterials das Hohlraumvolumen im porösen Medium zu, was sich positiv auf den Atemwiderstand auswirkt. Durch das verminderte Verpressen der Aktivkohlekörner nimmt zudem der Anteil an Kohlestaub ab, was wiederum einem geringeren Widerstand zu Gute kommt. Für die Untersuchung der Strömung im Filter werden die Darcy-Forchheimer-Koeffizienten der Aktivkohle und Vliese ermittelt und in die Strömungssimulation eingebunden. Der Pressdruck der Kohle kann jedoch nicht beliebig gesenkt werden, da die Schüttung ab einem gewissen Punkt ihre Festigkeit verliert. Aus diesem Grund werden verschiedene Parameter untersucht, welche die mechanische Festigkeit des Aktivkohlebettes beeinflussen. Auf Basis dieser Erkenntnisse werden drei Konzepte erstellt, die bei niedrigem Druck auf das Kohlebett genügend Festigkeit erzeugen. Nach der Bewertung wird eines der Konzepte hinsichtlich strömungsmechanischen Gesichtspunkten mittels CFD-Simulation iterativ optimiert. Im Anschluss werden Versuche mit dem Fokus auf Atemwiderstand, mechanischer Festigkeit und Haltezeit des neuen Gasfilters durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit dem neuen Filterboden bei gleichbleibender Filterleistung ein um 20% geringerer Widerstand erreicht werden kann. Ein Vergleich der Partikelgrößenverteilung zeigt auch, dass durch den geringeren Druck auf das Kohlebett Staubentstehung vermindert wird. Zuletzt wird auf das Verbesserungspotential der pneumatischen Förderung der Aktivkohle eingegangen.

Zur verfahrenstechnischen Auslegung von Extrudern ist die Kenntnis über das Druck-/ Durchsatzverhalten und die Temperaturentwicklung der Kunststoffschmelze im Extrusionswerkzeug von hoher Bedeutung. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung eines verifizierten Berechnungsmodells zur Vorhersage der Druck- und Temperaturentwicklung der Kunststoffschmelze im Extrusionswerkzeug. Die Entwicklung des Berechnungsmodells entsteht durch Kombination bestehender Modelle und einer Energiebilanz am Extrusionswerkzeug. Nach einer Analyse der bestehenden Modelle wird ein Versuchsplan erstellt und die Versuchsdurchführung festgelegt. Das entwickelte Modell wird mit den Ergebnissen der Versuchsdurchführung verifiziert. Abschließend werden aus diesem Auslegungsempfehlungen für ein Extrusionswerkzeug abgeleitet.

Faserverstärkte Kunststoffe stellen einen wichtigen Verbundwerkstoff für den automobilen Leichtbau dar. Die Hauptvorteile gegenüber metallischen Leichtbauwerkstoffen sind die hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten bei einer wesentlich geringeren Dichte. Die Eigenschaften der Faserverbunde lassen sich dabei maßgeblich über die Auswahl der Verstärkungsfaser, der Faserlänge, des Faseranteils, der Faserausrichtung sowie des gewählten Matrixsystems beeinflussen. Daher können die mechanischen Eigenschaften der faserverstärkten Kunststoffe sehr gut für den konkreten Belastungsfall ausgelegt werden. Für die Herstellung der Leichtbaustrukturen werden bevorzugt endlosfaserverstärkte Gewebe in Form von imprägnierten Kohlenstofffaserhalbzeugen, sogenannten Prepregs, verwendet. Bei der Drapierung der Gewebe auf die Form des herzustellenden Bauteils bilden sich Scherwinkel innerhalb der Gewebe, die eine Verschiebung der Faserlagen zur Folge haben. Besonders bei dreidimensionalen Geometrien können durch unterschiedliche Radien sehr große Scherwinkel entstehen, die zu einer Faltenbildung im Gewebe führen. Dadurch kommt es zu einer Dickenänderung des Gewebes sowie der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. Im Zweifelsfalle können die entsprechenden Bauteile keiner Verwendung zugeführt werden, da sie den mechanischen Ansprüchen nicht genügen. Um diesem erhöhten Ausschuss entgegen zu wirken wird der Darpiervorgang über Software Programme wie FiberSIM zunächst simuliert. Es zeigen sich große Unterschiede zwischen den simulierten und dem real erhaltenen Ergebnissen, da die genaue Kenntnis über das Drapierverhalten der verwendeten Gewebe fehlt. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit das Scherverhalten zweier endlosfaserverstärkter Kohlenstoffprepregs bei der ZF Friedrichshafen AG untersucht. Die Untersuchungen für diese Arbeit wurden über den picture frame test (PFT) mit einem neuartigen Scherrahmen der ZF Friedrichshafen AG durchgeführt. Im Gegensatz zu anderen Scherrahmen besteht bei diesem die Möglichkeit die Drehpunkte des Rahmens variabel zu verschieben, wodurch ein Einfluss auf das Scherverhalten der Proben erwartet wurde. Neben der Berechnung des Scherwinkels aus den Messdaten der verwendeten Zugprüfmaschine erfolgte ebenso die berührungslose Bestimmung des Scherwinkels durch das optische Dehnungsmesssystem ARAMIS. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse konnte damit ein Vergleich beider Systeme vorgenommen werden, wobei sich eine gute Übereinstimmung zeigte. Neben der Inbetriebnahme und Optimierung des Scherrahmens konnte durch die umfangreichen Versuche mit Unterstützung des ARAMIS-Systems festgestellt werden, dass die beiden untersuchten Prepregmaterialen ein signifikant anderes Scherverhalten aufzeigten als erwartet wurde. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Drehpunkte einen wesentlichen Einfluss auf das Scherverhalten der Proben haben. Dies ist an Hand der aufgestellten Kraft-Weg-Scherwinkel-Korrelationen deutlich zu erkennen.

Im Bereich der Mikro- und Nanotechnologie gewinnt die fluidische Selbstmontage (engl. fluidic self-assembly) von Halbleiterbauelementen auf flexiblen Leiterplatten immer mehr an Bedeutung. Die Bauelemente werden während des Vorgangs auf den mit Rezeptoren bestückten Leiterplatten montiert und stellen eine mechanische und elektrische Bindung her. In dieser Arbeit wird eine Neukonstruktion einer Multi-Trichter-Förderband-Maschine auf Basis des vorangegangenen Modells einer Rolle-zu-Rolle-Maschine aus der Untersuchung "A First Implementation of an Automated Reel-to-Reel Fluidic Self-Assembly Machine" von Se-Chul Park et al. vorgenommen, um genau diesen Prozess zu realisieren. Der Fokus wurde dabei insbesondere auf die Realisierung der Skalierbarkeit der benötigten Trichter und Wasserstrahlpumpen gesetzt, um eine großflächige Montierung von Leiterplatten zu gewährleisten. Die im Rahmen dieser Arbeit konstruierte Plattform wird mitsamt ihren dazugehörigen Funktionen vorgestellt. Außerdem werden wichtige Parameter wie beispielsweise der Neigungswinkel, die Vibrationsstärke und die Fließrate optimiert, um eine Assemblierungsrate von 100% anzustreben. Letzten Endes werden die Versuchsreihen dokumentiert und ausgewertet.

Die stetig steigende Komplexität von modernen Erntemaschinen verursacht zunehmende Gewichte der Fahrzeuge. Strenge Richtlinien des Gesetzgebers sowie die Schädigung der Bodenstruktur durch hohe Radlasten machen eine Verringerung der Masse der Landmaschinen erforderlich. Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das Gewicht eines Zuführbodens einer Erntemaschine durch konsequente Anwendung der vier Leichtbauprinzipien (Struktur, Konstruktion, Werkstoff, Herstellung) zu senken. Die Anpassungskonstruktion hat das primäre Ziel, eine Gewichtsreduktion von 20 %, bei unveränderter Steifigkeit und Wirtschaftlichkeit, zum Serienbauteil zu erreichen. Die Anforderungen an die Konstruktion werden zunächst mittels einer "Ist-Analyse" der Referenzbaugruppe ermittelt. Die Schwachstellen der gegenwärtigen Konstruktion werden anhand der Schwingformen der Resonanzfrequenzen bestimmt. Die Schwingformen werden mit einer Modalanalyse rechnerisch bestimmt, welche anschließend experimentell verifiziert wird. Verschiedene Leichtbaukonzepte werden, aufbauend auf der vorherigen Analyse, erstellt und Kriterienbasiert bewertet. Das Konzept mit der besten Bewertung wird detailliert ausgearbeitet und als Demonstrator hergestellt. Den Resonanzfall, der durch die Hauptbeanspruchung, eine homogene Schwingung, auftreten kann, gilt es auszuschließen. Der Demonstrator wird daher abschließend auf seine Schwingungseigenschaften (Eigenfrequenz, Schwingungsamplitude, usw.) untersucht.

Die Arbeit behandelt Untersuchungen an im MuCell®-Verfahren hergestellten Bauteilen und Proben. Dabei werden vor allem mechanische Kennwerte betrachtet und deren Beeinflussung durch das Einbringen von Poren. Zur Vorhersage des Verhaltens im Kurzzeitzugversuch wird ein Modell erstellt und diskutiert. Zur Modellerstellung wird die Mikrostruktur von im MuCell®-Verfahren geschäumten Kunststoffen analysiert. Aus der Betrachtung der Art, Form und Lage der Inhomogenitäten ergeben sich mittels eines mathematischen Homogenisierungsverfahrens effektive Materialkennwerte. Diese lassen Rückschlüsse auf die Reaktion der untersuchten Proben unter Zugbelastung zu. Im Speziellen erfolgen Betrachtungen zum Elastizitätsmodul und zur Bruchfestigkeit. Als Eingangsgröße in das Modell muss die Verteilung der Dichte bzw. der Poren über den Probenquerschnitt bekannt sein. Dazu wird ein Verfahren zur Bestimmung dieses Verlaufes erläutert und bei verschiedenen relativen Dichtereduzierungen durchgeführt. Die Ergebnisse werden dokumentiert und ausgewertet. Die effektiven Materialkennwerte ergeben sich aus den dadurch bestimmten Verläufen. Mit Hilfe des Zugversuches in Anlehnung an normierte Vorgehensweisen werden reale Materialkennwerte ermittelt. Zunächst erfolgt eine Diskussion hinsichtlich der Anwendbarkeit der Normen im Zugversuch auf geschäumtes Material. Über einen Vergleich mit den Modellwerten wird die Aussagefähigkeit der berechneten Kennwerte zur Vorhersage des Materialverhaltens geprüft. Aus den im Zugversuch bestimmten Spannungs-Dehnungs-Verläufen werden Rückschlüsse über den Einfluss von Poren auf das mechanische Verhalten abgeleitet. Des Weiteren erfolgt eine Beurteilung der Energieaufnahmefähigkeit des Materials bei stoßartiger Belastung. Dazu wird eine Schlagzähigkeitsuntersuchung herangezogen. Vor allem der Einfluss des Schäumens steht dabei im Vordergrund. Die durch die Versuche erlangten und darüber hinaus aus Diskussion und Literatur gewonnenen Erkenntnisse werden im Anschluss anwendungsgerecht in Form von Konstruktionshinweisen im Umgang mit dem MuCell®-Verfahren aufbereitet.

Die im Modellmaßstab konstruierte Blasfolienextrusionsanlage "Blowmaster" dient zur Herstellung von Folien aus Kunststoff. Weil der verwendete Kühlring keine ausreichende Kühlung gewährleistet und nur wenige Betriebspunkte angefahren werden können, wird in dieser Arbeit ein Kühlring entwickelt, der eine Kühlung ermöglicht und verschiedene Betriebspunkte erzielt. Die Auswertung des Stands der Technik, von Fachzeitschriften und Patenten führt zu einer Aufstellung von Kriterien, die bei der Konstruktion eines Kühlrings beachtet werden sollen. Die Randbedingungen des "Blowmaste" finden ebenso Berücksichtigung, wie die Untersuchung des derzeitigen Kühlrings im "Blowmaster". Mit der Aufstellung eines morphologischen Kastens werden drei Konzepte erstellt, die nach Bewertungskriterien untersucht werden. Die Machbarkeit der Konzepte wird durch ein vereinfachtes strömungsmechanisches Modell geprüft. Ein Druckluftsicherheitsfaktor wird erstellt und bewertet. Weiter wird die Geschwindigkeit bei einer 90&ring; Düse entlang des Umfangs gemessen und damit die Strömungshomogenisierung bewertet. Außerdem wird die Lagerreibung und Düsenvariabilität bewertet. Das Konzept mit der höchsten Bewertung wird umgesetzt. Das Lösungskonzept ist ein Kühlring mit austauschbaren Düsenpaaren (30&ring;, 45&ring;, 60&ring;, 90&ring;) mit Höhenverstellung und einem Verteilerkanal mit Umlenkplatten. Eine Besonderheit ist die Verwendung eines Dünnringlagers zur Ermöglichung einer Rotation des inneren Kühlringteils. Der maximale Volumenstrom, das Verhalten der Strömung an vorgegebenen Blasfoliengeometrien bei verschiedenen Düsenpaaren und die Strömungsgeschwindigkeit am Düsenaustritt einer 90&ring; Düse werden durch eine Simulation untersucht. Die Strömungsgeschwindigkeit wird mit den Konzepten verglichen. Nach dem Bau des Kühlrings wird der Kühlring erprobt. Es ergibt sich ein Aufblasverhältnis von zwei. Die Frostlinie liegt innerhalb des Kühlrings, daher kann die 2D-Simulation nicht validiert werden. Die Druckverlustrechnung und - simulation wird validiert. Es werden verschiedene stabile Betriebspunkte für die Düsenpaare festgehalten. Das Wenden der Düse erweist sich als stabilisierend. Es können Folien mit einer Stärke von 5 [my]m bis 35 [my]m erzeugt werden. Dickere Folien verhalten sich stabiler als dünne Folien. Empfehlungen zur Auslegung und Konstruktion werden gegeben.

Motorische Anlaufringhälften sind Axiallager mit einer Umfangslänge von 180&ring;. Anwendung finden diese in Verbrennungsmotoren von Pkws und Lkws. Während des Kupplungvorgangs entstehende Axialkräfte der Kurbelwelle werden von motorischen Anlaufringhälften aufgenommen. Durch permanent steigende Ansprüche an das Automobil, beispielsweise die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Verminderung der CO2-Emissionen, resultieren ebenfalls steigende Anforderungen an die motorischen Anlaufringhälften. Diese steigenden Anforderungen konnten bisher über eine Überdimensionierung der Axiallager kompensiert werden. Ihre sichere Funktion war somit gewährleistet. Die Performanzgrenze von motorischen Anlaufringhälften ist erreicht. Dieser Entwicklung soll durch die Halbierung der Wanddickentoleranz und durch die Reduzierung der Ebenheitstoleranz von motorischen Anlaufringhälften entgegengewirkt werden. Wird die Ebenheitstoleranz reduziert, kann ein punktueller Verschleiß des Axiallagers verhindert werden. Es wird eine flächenhafte Beanspruchung erzielt. In dieser Arbeit wird zunächst eine umfassende IST-Analyse zu den beiden Merkmalen, Wanddicke und Ebenheit, an fünf verschiedenen Typen von motorischen Anlaufringhälften durchgeführt. Es werden verschiedene Messmethoden zur Bestimmung von Wanddicke und Ebenheit angewendet. Aus den Ergebnissen der IST-Analyse konnten Tendenzen und Systematiken bezogen auf die beiden Merkmale abgeleitet werden. Des Weiteren wird eine vollständige Prozesskettenanalyse von motorischen Anlaufringhälften durchgeführt. Ein kritisches Hinterfragen der momentan eingesetzten Messverfahren und die Durchführung der Messung bezogen auf Häufigkeit und Anzahl der Messpunkte ist ein weiterer Aspekt der Arbeit. Potentielle Einflussfaktoren, welche sich u.a. aus den Erkenntnissen der IST-Analyse und der Prozesskettenanalyse ergeben, werden in einem Ishikawa-Diagramm aufgeführt. Anschließend werden die Einflussfaktoren systematisch bewertet. Sechs Einflussfaktoren konnten aus den Einflussgrößen-/Zielgrößenmatrizen bestimmt werden, welche zu einer Minimierung der Wanddicken- und Ebenheitstoleranz beitragen. Es wird ein Screeningversuchsplan aufgestellt. Abschließend wird ein weiteres Vorgehen für die Bestimmung und Festlegung von Prozessparameter bezüglich der Reduzierung der beiden Toleranzen dargelegt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit mit den Ergebnissen der Veröff entlichung von der Arbeitsgruppe um Prof. O. Jacobs "A First Implementation of an Automated Reel-to-Reel Fluidic Self-Assembly Machine" übereinstimmen und diese bestätigen. In der vorliegenden Arbeit wurde zusätzlich noch die Kapillarkraft beachtet, die zwischen Komponente und Substrat wirkt, wenn zwischen diesen ein Flüssigkeits film vorliegt. Diese hat auch zahlenmäßig einen großen Wert und sorgt dafür, dass die Komponenten zusätzlich angeregt werden müssen. Daher werden in der vorliegenden Arbeit die Komponenten zusätzlich akkustisch angeregt. Im Rahmen der Durchführung der Experimente der fl uidischen Selbstmontage von Siliziumchips wurde ein neuer Aufbau entwickelt. Dieser ist klein und folglich sehr leicht. Außerdem wurde bei der Konstruktion des Behälters darauf geachtet, dass dieser ohne großen Aufwand mit Substrat und Komponenten befüllt werden kann. Durch das kleine Volumen lässt sich die Flüssigkeit darin schnell erhitzen und über einen längeren Zeitraum konstant halten. Außerdem enthält der neue Aufbau einen integrierten Pumpkreislauf angetrieben von einer Kolbenpumpe. Durch den Wasserstrom im Behälter verteilen sich die Komponenten gleichmäßig und bewegen sich schnell nach unten in Richtung Trichter. Durch die Komponentenzirkulation können die Komponenten wiederverwendet werden, da sie von dem Trichter aus nach oben in den Behälter gepumpt werden und dem Montageprozess wieder zur Verfügung stehen. Bei der fluidischen Selbstmontage mit der zusätzlichen akkustischen Anregung durch die Schallwellen eines Lautsprechers unter Verwendung der optimalen Parameter konnte eine Besetzungsrate von 92,2 % erzielt werden. Bei der fluidischen Selbstmontage mit der zusätzlichen akkustischen Anregung durch die Ultraschallwellen eines Ultraschallbades konnte unter Verwendung der optimalen Parameter eine Besetzungsrate von 97 % erreicht werden. Bei der Auswahl der Parameter wurde darauf geachtet, dass die mit dem größten Ein uss auf die Besetzungsrate der fluidischen Selbstmontage experimentell untersucht wurden. Der fluidische Selbstmontageprozess läuft bei beiden Anregungsmethoden ähnlich ab. In beiden Fällen kommen die Komponenten mit möglichst gleichförmigem konstanten Komponenten uss in den Behälter. Dort werden diese zusätzlich zu dem Wasserstrom der Pumpe mithilfe der wellenförmigen Anregung durch den Schall des Lautsprechers oder den Ultraschall des Ultraschallbades gleichmäßig im Behälter und folglich auf dem Substrat verteilt. Dadurch können die Komponenten die starke wirkende Kapillarkraft, welche zur Haftung der Komponenten auf dem Substrat führt, überwinden, um in Bewegung gesetzt zu werden. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass die Komponenten sich in Richtung der Rezeptoren bewegen und diese besetzen.

Die vorliegende Bachelorarbeit hat die Zielstellung eine FVK-LKW-Wohnkabine mit direkter Anbindung an den LKW zu konstruieren und auszulegen. Hierfür wurde im Rahmen der Literaturrecherche zunächst ein Überblick über die Faserverbundkunststoffe erarbeitet. Dabei stand sowohl die werkstoffseitige Betrachtung der einzelnen Komponenten, Fasern und Matrix in Augenmerk, als auch die möglichen konstruktiven Umsetzungen einer Faserverbundstruktur. Weiterhin wurden bestehende Aufbaukonzepte von Wohnmobilen und Expeditionsfahrzeugen untersucht und in Bezug auf wichtige Anforderungen wie Festigkeit, Gewicht und thermische Isolation analysiert. Des Weiteren wurden die Anbindungsmöglichkeiten zwischen dem Aufbau und dem Lkw recherchiert. Nachdem sich ein Überblick über die Faserverbundwerkstoffe, Aufbaukonzepte und Anbindungsmöglichkeiten verschafft wurden ist, sollte sich dem vorhanden Trägerfahrzeug, ein Mercedes-Benz 1117A, zugewandt werden. Hierfür erfolgte ein Besichtigungstermin in Heidelberg, bei dem das Fahrzeug vermessen und ein Verschränkungstest durchgeführt wurden sind. Gleichzeitig wurde dieser Termin dafür genutzt, mit dem Besitzer des Fahrzeuges, die von Ihm gestellten Anforderungen an den Aufbau, zu dokumentieren. Die Anforderungen umfassen sowohl Abmessungen, Einsatzbedingungen als auch Gestaltungswünsche. Die erhaltenen Informationen wurden schließlich in der Form eines Lastenheftes niedergeschrieben. Hinzu kamen noch Anforderungen aus den Aufbaurichtlinien des LKW-Herstellers und aus den FVK-Konstruktionsrichtlinien. Nachfolgend wurden, unter Berücksichtigung der gewonnenen Ergebnisse aus der Literaturrecherche, Konzepte für die Bodengruppe inklusive Anbindung an das Fahrzeug als auch Konzepte für die Kabinenstruktur entwickelt. Hierbei flossen die Aufbaurichtlinien und FVK-Konstruktionsrichtlinien mit ein. Um eine Auswahl treffen zu können, wurden die einzelnen Konzepte mittels eine Bewertungstabelle, beurteilet. Für die Anbindung stellte sich ein Kombination aus zwei bestehenden Konzepten als herausragend dar. Hierbei ist der Aufbau einmal durch feste Schraubverbindungen mit dem Fahrgestellrahmen verbunden, des Weiteren sind elastische Lagerungen zwischen Aufbau und Lkw vorhanden, welche den Einsatz im unbefestigten Geläuf ermöglicht. Für die Fahrten auf ausgebauten Straßen, kann die elastische Lagerung mittels einer Verriegelung als starre Verbindung ausgeführt werden. Um den Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Gewicht und thermischer Isolation Rechnung zu tragen, sollte die Kabine mittel Faserverbundkunststoffen gefertigt werden. Eine Konstruktion in Sandwichbauweise erwies sich als beste Möglichkeit. Die ausgewählten Konzepte wurden anschließend in der Konstruktion umgesetzt. Dabei wird die eigentliche Kabinenstruktur aus einzelne Sandwichplatten zusammengesetzt. Innerhalb der Konstruktionsphase wurden die bestehenden Anforderungen und Wünsche, falls diese technisch und wirtschaftlich umsetzbar waren, einbezogen. Es entstanden FVK-Sandwichplatten, welche aus GVK-Deckschichten und einem PUR-Hartschaum-Kern bestehen. Durch Klebung miteinander werden die Platten zur Kabine gefügt werden. Nach Fertigstellung des CAD-Modells wurde deren Festigkeit mittels einer FEM-Analyse geprüft. Die dafür notwendigen Randbedingungen wurden durch das erstellte Lastenheft vorgegeben. Eine Vorbetrachtung des Fahrgestellrahmens wurde durchgeführt, weil die aus dem durchgeführten Verschränkungstest gewonnenen Ergebnisse nicht für die Simulation verwertet werden könnten. Es wurden verschiedene Lastfälle durchgeführt. Diese unterschieden sich in den Punkten Betrag der einwirkenden Kraft, Krafteinleitungspunkte sowie in der Anzahl der angreifenden Kräfte. Dabei zeigte sich, dass eine Kraft von 120.000 N, diese entspricht der Kraft, welche die zweimalige maximale Zuladungsmasse als Gewichtskraft einbringen würde, für ausreichend betrachtet werden kann. Anschließend wurden erste Simulationen an der Kabine durchgeführt. Die angreifende Kraft wurde von den Vorbetrachtungen übernommen auch der Krafteinleitungspunkt wurde dementsprechend ausgewählt. Die aufgestellten Randbedingungen wurden berücksichtigt. Es ist eine FVK-LKW-Wohnkabine nach den Bedürfnissen des Nutzers entstanden, welche ohne den Einsatz eines Stahlzwischenrahmens an den LKW angebaut werden kann. Die Festigkeit ist nachgewiesen wurden.

Diese Arbeit befasst sich mit dem Vergleich der Verbundwerkstoffe kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) und glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK). Dabei werden die mechanischen Eigenschaften der Materialien gegenübergestellt. Mithilfe der klassischen Laminattheorie (CLT) werden zu Beginn der Arbeit Materialkennwerte rechnerisch ermittelt. Diese werden anschließend mit den aus den Zug- und Biegeversuchen ermittelten Kennwerten verglichen, um praxisnahe Korrekturfaktoren für die Berechnung der klassischen Laminattheorie zu erhalten. Die gemessenen Kennwerte bilden die Grundlage für eine FEM-Simulation 3-dimensionaler Faserkunststoffverbundbauteile. Das Material-verhalten unter mechanischer Belastung wird im Experiment geprüft und mit den Ergebnissen der Simulation verglichen.

Die Zündkerze sorgt mit der Erzeugung des Funkens für die Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Ottomotor. Der durch den Funken hervorgerufene Materialabtrag an den Elektroden begrenzt Ihre Lebensdauer. Daher wurden in dieser Arbeit Funkenerosionsuntersuchungen an einer Iridiumbasislegierung für zwei verschiedene Zündsysteme durchgeführt. Es wurde unter Einstellung definierter Randbedingungen das Verschleißverhalten in Abhängigkeit des Elektrodenabstandes und des Drucks untersucht und interpretiert. Die Funkenerosionsuntersuchungen der Proben erfolgten mittels eines speziell entwickelten Funkenerosionsprüfstandes, welcher im Rahmen dieser Arbeit umgebaut und erweitert wurde. Die Untersuchungen des Verschleißverhaltens einer Iridiumbasislegierung haben ergeben, dass die verschleißbestimmenden Kriterien vom gewählten Zündsystem abhängig sind. Bei beiden Zündsystemen zeichnete sich unter Zunahme des eingestellten Drucks ein erhöhter Verschleiß am Material ab. Bei Variation des Elektrodenabstandes zeigten die beiden Zündsysteme hinsichtlich ihrer Verschleißeinwirkung auf die Iridiumbasislegierung eine gegenläufige Tendenz. Während die Zunahme des Elektrodenabstandes beim kapazitiven Zündsystem mit einem steigenden Verschleiß einher ging, so stellte sich beim induktiven Zündsystem eine Verringerung des Verschleißes dar. Die Zündspannung hat sich als ein mögliches verschleißbestimmendes Kriterium beim kapazitiven Zündsystem herausgestellt. Beim induktiven Zündsystem zeichnete sich die Dauer der Nachentladungsphase als ein mögliches verschleißbestimmendes Kriterium ab.

In der Klebtechnik ist der Zusammenhalt des Klebeverbunds maßgeblich von seinen Adhäsionseigenschaften abhängig. Das Beizen gilt als eine der effektivsten Vorbehandlungsmethoden von Aluminiumoberflächen. Aufgrund der immer strengeren Umweltauflagen sowie stetig steigenden Anforde-rungen an eine Aluminiumklebung werden in der vorliegenden Arbeit alternative Vorbehandlungsmethoden zur Verbesserung der Adhäsion von Epoxidharzklebstoffen an Aluminiumoberflächen analysiert. Dazu werden Aluminiumsubstrate vor dem Fügen mittels Epoxidharzklebstoff physikalischen, chemischen sowie mechanischen Vorbehandlungsmethoden unterzogen. Die Auswirkungen der jeweiligen Vorbehandlungsmethode werden u.a. mittels einer REM-Analyse, einer Lichtmikroskopie sowie eines Schertests beurteilt. Die Resultate der untersuchten Aluminium/Epoxidharz-Verbunde weißen einen engen Zusammenhang der Haftfestigkeit mit der Oberflächenstruktur auf. Je zerklüfteter die Aluminiumoberfläche ist, desto besser ist die adhäsive Bindung. Demzufolge sollte bei weiteren Untersuchungen von Aluminiumklebungen der Fokus auf der Oberflächenstrukturierung liegen.

Um die Beständigkeit metallischer Bauteile gegen korrosive Angriffe von Säuren und Wasser zu schützen, werden diese über ein atmosphärisches CVD-Verfahren bei mittlerer Temperatur mit einer Siliciumoxidschicht versehen. Die Aufgabe bestand darin den Beschichtungsprozess zu optimieren, mit dem Ziel die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Reaktionsmechanismen der eingesetzten Precursoren bilden die Grundlage für die Interpretation von Versuchen mit verschiedenen Kombinationen der relevanten Beschichtungsparameter. Infolge dessen wurden die Versuchsparameter standardisiert und unter Verwendung neuer Precursoren angewendet. Als Haupteinflussgröße zur Verbesserung des Beschichtungsprozesses konnte die Anströmung der Bauteile ermittelt werden. Bei der Untersuchung der unterschiedlichen Precursoren zeigte sich, dass eine Precursorkombination mit gezielter Variation der Seitenketten bezogen auf die Zielsetzung Korrosionsschutz die besten Resultate erzielte.

Die Entwicklung einer zerstörungsfreien Gefügebewertung von elektrischen Kontaktwerkstoffen für die Analyse ihres Schaltvermögens bzw. ihrer Lebensdauer ist heutzutage eine große Herausforderung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Korrelation von tiefenabhängingen elektrischen Eigenschaften mit dem Gefügeaufbau elektrischer Schaltkontakte, um festzustellen, ob die Möglichkeit besteht aus der elektrischen Leitfähigkeit Rückschlüsse auf das Gefüge zu ziehen. Mittels Wirbelstromverfahren, Mikrohärteprüfung, Rasterelektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie wurde die elektrische Leitfähigkeit ermittelt und eine qualitative und quantitative Gefügeanalyse durchgeführt. Die Bestimmung der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit mittels Wirbelstromverfahren an reinen Metallen ist Stand der Technik. Die Messung an den durch Pulvermatallurgie hergestellten Verbundwerkstoffen, wie Silber/Zinnoxid, stellt sich in dieser Arbeit als zuverlässig heraus, obwohl in der Literatur nur wenige Modelle zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit an derartigen Werkstoffen existieren. Allerdings lässt die komplexe Struktur der Silber/Zinnoxid Verbundwerkstoffe eine einfache Bewertung des Gefüges durch Messungen der elektrischen Leitfähigkeit mittels Wirbelstromverfahren nicht zu. Das liegt daran, dass sich die Oxide in der silbernen Matrix bei unterschiedlichen Zinnoxidanteilen anders verteilen. Jedoch ist es möglich durch eine Kombination mit teilweise zerstörungsfreien Verfahren, wie der Mikrohärteprüfung und Röntgenbeugung, den Gefügeaufbau dieser Werkstoffe einzuschätzen.

Metallographische Schliffe erlauben den direkten Einblick in das Gefüge eines Werkstoffes und sind somit oftmals unerlässlich, um die Beziehung zwischen Struktur, Gefüge und Werkstückeigenschaften zu erkennen. Gerade in der Qualitätsprüfung ist diese Art der nicht automatisierbaren zerstörenden Werkstoffprüfung von Bedeutung und wird dort angewendet. Dem voraus geht eine auf das zu untersuchende Material speziell abgestimmte Präparationsmethode. Ziel dieser Arbeit ist die Optimierung der vorliegenden Präparationsmethode einer Verschleißschutzschicht bei der N3 Engine Overhaul Services GmbH & Co.KG. Es werden Variationen der derzeitigen Methode hinsichtlich gezielt ausgewählter Aspekte getestet. Die daraus erhaltene Aktualisierung der Präparationsparameter führt zu Vorteilen gegenüber der bisherigen Methode. Einsparungen in puncto Zeit- und Materialaufwand, ein vermindertes Verletzungsrisiko sowie eine gesteigerte Reproduzierbarkeit der Präparation zählen zu den Vorzügen der neuen Methode. Darüber hinaus wird die Beschichtung mittels REM/EDX- und RFA-Untersuchungen charakterisiert, um einen erweiterten Einblick in das Schichtmaterial zu erhalten.

Bei der Fertigung von Prototypen und Kleinserien stellen die Werkzeugkosten bezüglich der Produktionskosten einen entscheidenden Faktor dar. Im Hinblick auf die wachsende Bedeutung der Just-in-Time Produktion, also der Fertigung von Bauteilen nach Bedarf, ist die Rüstzeit von Spritzgießmaschinen ein weiterer, entscheidender Faktor. Während für 1K-Anwendungen unterschiedliche Werkzeugsysteme zur Reduzierung der Kostenfaktoren entwickelt wurden, gibt es im Bereich der Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren bisher keine Lösung. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird die Entwicklung und Konstruktion eines modularen Werkzeugsystems für 2K-Spritzgießprozesse beschrieben. Zunächst wurden die Besonderheiten von 2K-Spritzgießverfahren herausgestellt und eine Analyse der bereits umgesetzten 1K-Lösungen durchgeführt. Auf den gewonnenen Erkenntnissen aufbauend, werden Prinzipe für die wichtigsten Teilfunktionen entwickelt und unter Zuhilfenahme der Nutzwertanalyse die zu favorisierenden Konzepte bestimmt. Anschließend werden die ausgewählten Varianten konkretisiert und unter Berücksichtigung des zur Verfügung stehenden Bauraums der Anlage in CATIA V5 konstruktiv umgesetzt. Abschließend werden alle notwendigen Zeichnungen für eine Fertigung des Werkzeuges erstellt. Das Ergebnis der Arbeit ist ein Mutterwerkzeug, welches die Anwendung verschiedener Spritzgießverfahren, darunter das Sandwichverfahren und das Drehtellerverfahren, ermöglicht. Weiterhin kann eine Kavitätsänderung schnell und werkzeuglos im eingebauten Zustand durchgeführt werden.

In der vorliegenden Arbeit wurden Möglichkeiten untersucht, um den Lichtbogen-Drahtspritzprozess (LDS) dahingehend zu beeinflussen, die Schichtqualität zu verbessern. Durch geeignete Wahl der Spritzparameter können die Partikeleigenschaften Geschwindigkeit, Temperatur und Größe innerhalb bestimmter Grenzen gesteuert werden und entscheiden demnach auch über die Eigenschaften der Schicht. Beim atmosphärischen LDS sind die Voraussetzungen für dichte und gut haftende Schichten schlecht. Dies erfordert die Analyse zusätzlicher Einflussfaktoren. Zuerst wurde die Veränderung der Gasströmung durch Rohre untersucht, um die Wirkung auf das Schichtgefüge zu analysieren. Nachfolgend ist der Einfluss eines äußeren Magnetfeldes auf die Kupferschicht überprüft wurden. Hinsichtlich der Strömungsbeeinflussung konnte lediglich eine Homogenisierung des Strömungsquerschnitts realisiert werden. Ein positiver Einfluss auf das Schichtgefüge ist allerdings nicht vorhanden. Bezüglich des B-Feldes wurde eine Reduktion der Lamellendicke um etwa 10% erreicht, wobei die Wirkung des Magnetfeldes von dessen Stärke abhängt. Durch geeignete Veränderungen der B-Feldgeometrie und -stärke ist basierend auf den Ergebnissen zu erwarten, dass noch dünnere Lamellen herstellbar sind.

Die stetig steigende Anforderung nach konsequenten Leichtbau gepaart mit strengen Richtlinien der passiven Sicherheit sowie den Wunsch nach immer kompakteren Fortbewegungsmitteln sind die treibende Kraft bei der Entwicklung innovativer Produkte im Automobilbau. Hybridverbunde aus thermoplastischen Kunststoff und Aluminiumschaum erfüllen durch die niedrige Verbunddichte und guten mechanischen Eigenschaften diese Anforderungen. Während der Verbundherstellung im Spritzgießprozess kommt es durch das Eindringen der Kunststoffschmelze zu einer Schädigung des Aluminiumschaum-Einlegers. Ziel dieser Bachelorarbeit ist diese Schädigung zu minimieren sowie die Verbundfestigkeit des entstehenden Hybridbauteils zu steigern. Dabei werden die für die Infiltration und Haftung verantwortlichen Mechanismen ausgearbeitet und durch gezielte Oberflächenmodifikation gesteuert. Die Auswahl der Oberflächenbehandlungsmaßnahmen wird durch eine Gegenüberstellung möglicher Methoden erreicht. Mittels statistischer Versuchsplanung werden günstige Spritzgießparameter festgelegt. Nach der Verbundherstellung erfolgt die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften sowie deren Beeinflussung durch die Oberflächenmodifikation. Hierfür werden die Biege und Druckeigenschaften sowie Verbundfestigkeit und Eindringmasse mittels Biege-, Druck- und Schälversuche sowie das Wiegen der Bauteile ermittelt. Dabei wird ein Zusammenhang zwischen den mechanischen Eigenschaftsänderungen und Oberflächenbehandlungen deutlich.

Es ist festzustellen, dass die etablierten Kenntnisse der fraktographischen Auswertung nach VDI RL-3822 Blatt 2 auch für hochfeste Mehrphasenstähle immer noch Gültigkeit besitzen. Außerdem ist es möglich verschiedene Gefügeeigenschaften in der Bruchstruktur der hochfesten Mehrphasenstähle zu erkennen.

Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Mikrofiltration als Abwasserreinigungssystem für galvanische Abwässer. Die Fällung von Schwermetallen insbesondere von Nickel steht dabei im Vordergrund. Die Mikrofiltration soll dabei an einer Pilotanlage untersucht werden. Der Hauptaspekt der Untersuchungen ist die Überprüfung der Tauglichkeit der zur Verfügung gestellten Anlage. Weiterhin werden Untersuchungen an einer kleineren Anlage durchgeführt. Hierbei ist die Verwendung verschiedener Filtergrößen im Fokus, außerdem soll der Einfluss, wie der des pH-Werts und des Fällungsmittels überprüft werden. Im theoretischen Teil soll ein Einblick in die vielzähligen Möglichkeiten der Abwasserbehandlungen gegeben werden. In diesem Zusammenhang werden ebenfalls einige Strategien zur Reduktion von Abwasser dargestellt. Die praktischen Versuche beschäftigen sich zuerst mit der Versuchsanlage, diese Anlage war in der verwendeten Ausführung nicht für den Prozess geeignet und die Versuche mussten eingestellt werden. Die Verstopfung des Filters ist das Hauptproblem der Anlage. Bei den Untersuchungen in der kleineren Anlage gibt es kaum Probleme mit der Verstopfung der Filter. Vornehmlich wurde die Wirksamkeit der Filter untersucht. Das Ergebnis lautet je größer der Filter, desto einfacher das Filtrieren, aber umso mehr Material gelangte durch den Filter. Anschließend wurde die im Filtrat verbleibenden Teilchen mit Lichtmikroskop und verschiedenen Partikelmessgeräten untersucht. Dabei können Partikel detektiert werden, die deutlich kleiner als die verfügbaren Filtergrößen sind.

In der Baustoff herstellenden Industrie ist es zunehmend wichtiger, energieeffizienter zu arbeiten. Hier werden für Mahlprozesse hauptsächlich Kugel-, Walz- und Schwingmühlen verwendet. Diese Anlagen sind durch das Prinzip der Energieübertragung stark verlustbehaftet. Als Alternative bietet sich die elektromechanische Trockenmahlung an. Hiermit sind große Energieeinsparungen möglich, da die Energie direkt auf die Mahlkörper übertragen wird. Allerdings sind alle auf dem Markt verfügbaren Mahlkörper für die elektromechanische Mahlung ungeeignet, da sie keine ausreichenden magnetischen Eigenschaften aufweisen. Voruntersuchungen am Fachgebiet Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe der TU Ilmenau zeigen, dass Strontiumhexaferrit als Ausgangsmaterial geeignet ist. Dieses Material besitzt hinreichende magnetische Eigenschaften und ist zudem kostengünstig. Ziel dieser Arbeit ist es, den Verschleißwiderstand der daraus hergestellten Mahlkörper so zu erhöhen, dass ein spezifischer Verschleiß von < 100 g/t erreicht wird. Dies soll über die Verringerung der Porosität in den Mahlkörpern erfolgen. Hierzu wurden von Projektpartnern zwei verschieden hergestellte Hexaferritmaterialien zur Verfügung gestellt. Daraus wurden Grünlingschargen mit unterschiedlich aufgemahlenen Pulvern und verschiedenen Sinterhilfsmitteln hergestellt. Nach dem Sintern zeigte sich, dass das Ausgangsmaterial einen großen Einfluss auf den Verschleißwiderstand der Mahlkörper hat. Dieses muss intrinsische mechanische Eigenschaften aufweisen, die im Mahlkörper zu einem verschleißfesten Gefüge führen. Die Variation verschiedener Sinterhilfsmittel beeinflusste den Verschleiß nur gering. Der Einfluss der Partikelgrößenverteilung der Ausgangspulver auf die Verschleißfestigkeit konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden. Hier sind weitere systematische Untersuchungen notwendig. Allerdings konnte nicht nachgewiesen werden, dass eine geringe Porosität automatisch zu einem größeren Verschleißwiderstand führt, da die Zusammenhänge von den Eigenschaften der Ausgangsmaterialien überlappt werden.

In dieser Arbeit wurde die Verbundfestigkeit folienhinterspritzter Kunststoffe näher untersucht. Durch eine geeignete Prozessparameter- und Materialauswahl wurde versucht die Verbundfestigkeit der einzelnen Verbunde zu erhöhen und eine allgemeine Aussage zur Verwendung der Parameter im Spritzgießprozess zu treffen. Aufbauend auf Erkenntnissen über die Adhäsionsmechanismen in einem Zweikomponenten-Verbund wurden die einflussreichsten Prozessparameter beim Hinterspritzen ermittelt. Mittels statistischer Versuchsplanung wurden die Prozessparameter nach der Größe des Einflusses auf die Verbundfestigkeit der verschiedenen Materialkombinationen ermittelt. Es hat sich herausgestellt, dass die Höhe der Verbundfestigkeit von der jeweiligen Materialkombination abhängt. Daraus folgt, dass sich eine Variation der Spritzgießparameter bei jeder Materialkombination verschieden stark auswirkt. Eine große Abhängigkeit zeigte die Verbundfestigkeit von der Schmelzetemperatur. Auch die Anhebung der Werkzeugwandtemperatur und der Foliendicke wirken sich positiv auf die Höhe der Verbundfestigkeit aus. Im Gegensatz zum Nachdruck hatte auch eine Variation des Einspritzdrucks einen Einfluss auf die Verbundfestigkeit. Weiterhin wurde der Einfluss verschiedener Farbsysteme auf die Verbundfestigkeit mit dem hinter-spritzten Trägermaterial untersucht. Die Auswertung der Versuche ergab, dass die Verbundfestigkeit der Kombination aus dem Farbsystem Makrofol 1xXWR+1XTR N mit dem jeweiligen hinterspritzten Kunststoff, PC oder PC/ABS, um mehr als das vierfache höher ist als bei den Kombinationen mit den anderen Farbsystemen. Das könnte an den Eigenschaften der NORIPHAN® XWR Farbschicht liegen.

In dieser Arbeit werden fünf verschiedene Biokunststoffe auf ihr Eigenschaftsverhalten untersucht. Um Änderungen festzustellen wird ein Versuchsplan aufgestellt, der die Materialien mit unterschiedlichen Faktoren belastet. Einerseits geht es nur um die mechanische Belastung durch die Umfangs- und Einspritzgeschwindigkeit. Andererseits geht es um die thermische Belastung durch Verweilzeit in der Schnecke und dem Heißkanal der Spritzgießmaschine. Den Abschluss der Untersuchungen bildet eine Kombination aus allen vier Belastungsfaktoren, um einen optimalen Arbeitspunkt für jeden Werkstoff zu finden. Die hergestellten Materialproben werden mit Hilfe diverser Analyseverfahren (Zugversuch, Schlagzähigkeitsbestimmung, DSC, MFI-bestimmung) untersucht, um die Änderungen der Eigenschaften deutlich zu machen und analysieren zu können. Für alle untersuchten Biokunststoffe gilt die Aussage, dass die Produktion mit einfachen Formen auf einer SGM mit kleiner Schließkraft fast ohne Probleme ablaufen kann, wenn die richtigen Parameter gewählt werden. Die hergestellten Prüfkörper sind in einem Werkzeug gefertigt, welches keine Rippen, unterschiedlichen Tiefen oder Hinterspritzungen aufweist. Der Materialfluss kann hierbei im kompletten Werkzeug ohne Behinderung funktionieren. Komplexere Formteile lassen sich nur sehr schwer fertigen. Rippen am Bauteil reißen beim Entformen oft ab, da sie im Werkzeug stecken bleiben. Um dies teilweise zu verhindern, muss viel Trennmittel benutzt werden, was den Arbeitsprozess deutlich verlangsamt und den Stückkostenpreis nach oben treibt. Bei der Produktion auf großen Anlagen kommt es oftmals zu Störungen in der Anlage. Dies kann vom Vereisen des Materials im Anguss bis zum Zersetzen des Werkstoffes führen. Generell kann gesagt werden, dass die untersuchten Biokunststoffe meistens sehr temperaturempfindlich sind, das heißt nur in einem sehr geringen Temperaturfenster verarbeitet werden können. Auch Verweilzeiten in der Maschine sind sehr schädlich für das Material und oftmals muss die Maschine nach nur kurzem Stillstand von wenigen Minuten gereinigt werden, da sich das Material bereits zersetzt hat. Auch die Schwindung des Materials spielt eine große Rolle, denn hierdurch sind Rippen nur schwer fertigbar, da sich das Material dann im Werkzeug festklemmen kann.

Großflächige CFK-Bauteile in der Luftfahrtindustrie werden zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften mit Versteifungselementen versehen. Weiterentwicklungen in diesem Bereich sind getrieben durch eine Effizienzsteigerung. Insbesondere integrale Bauweisen zeigen verbesserte Gewichtseigenschaften, bei einem gleichzeitig geringeren Montageaufwand. In dieser Bachelorarbeit sollen verschiedene Prozessvarianten auf deren Eignung zur Fertigung großflächiger, integraler CFK-Bauteile hin untersucht werden. Hierfür wird zunächst eine globale Prozesskette aufgestellt und daran angelehnt, grundsätzliche und spezifische Randbedingungen abgeleitet. Anhand dieser Randbedingungen und der ermittelten Prozesskette ist es möglich, aufbauend auf einer umfangreichen Literatur- und Patentrecherche, Konzepte auszuformulieren. Auf dieser Basis kann eine Bewertung der Konzepte in technischer und wirtschaftlicher Sicht durchgeführt werden, mit entsprechenden Soll- und KO-Kriterien. Diesen Kriterien werden mit Hilfe eines paarweisen Vergleiches Gewichtungen zugeordnet. Ziel dieser Bewertung ist es, die Prozessvarianten auf deren Eignung für den vorliegenden Bearbeitungsfall hin zu prüfen. Die somit ermittelten Konzepte sollen im Anschluss an diese Arbeit weiter detailliert und mit Hilfe von Versuchsbauteilen optimiert werden, mit dem Ziel der Technologieeinführung im Jahre 2025.

Aufgrund steigender Energieeffizienzforderung und Kostendruck seitens der kunststoffverarbeitenden Unternehmen besteht das Bedürfnis, den Energiebedarf von Spritzgießprozessen zur Herstellung eines Formteils zu ermitteln. Diese Arbeit betrachtet den Energieverbrauch der Schließeinheit von Spritzgießmaschinen, als Teil eines Gesamtkonzeptes zur energetischen Beschreibung von Spritzgießmaschinen. Ziel ist es, anhand vorgegebener Bauteileigenschaften, den Energieverbrauch der Schließeinheit bestimmen zu können. Diese Beschreibung soll allgemein, als auch angepasst auf die Bauart der Spritzgießmaschine erfolgen. Zu diesem Zweck wird nach einer Betrachtung der technischen Gegebenheiten ein mathematisches Modell erstellt. Es umfasst mehrere Abstraktionsebenen ausgehend von einem idealen Prozess bis hin zu der Beschreibung des Energiebedarfs der konkreten Schließeinheit. Dieses wird zu einem allgemein gültigen Gesamtmodell zusammengefasst und durch Messungen verifiziert.

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollten die Wechselwirkungen durch Kombination zweier Prozesse bestimmt werden. Der erste dieser beiden Prozesse ist der Beschichtungsprozess mittels Sol-Gel-Technik, der zweite der Fotostrukturierungsprozess. So wurde im ersten Schritt der Beschichtungsprozess untersucht und Beschichtungen an Borosilikat-Objektträgergläsern durchgeführt. Dabei wurden das Sol und die Beschichtungsparameter variiert. Folgende Parameter konnten u.a. variiert werden: - Viskosität des Sols, - Ziehgeschwindigkeiten des Tauchbeschichters, - Temperregime. - Im Anschluss wurden einige Eigenschaften der Schichten analysiert und dargestellt. Daten für die Auswertung wurden aus Beobachtungen über ein Lichtmikroskop-, XRD-Aufnahmen und durch Messungen am Schichtdicken- und Rauhigkeitsmessgerät AlphaStepIQ der Firma KLA Tencor sowie Messungen am Transmissionsmessgerät gewonnen. Dadurch konnten Transmissionsgradkurven und Schichtdicken in Abhängigkeit der Beschichtungsparameter ermittelt werden. Es konnten somit Schichten von einigen zehn Nanometern bis ca. 200 Nanometern aufgebracht werden. Durch eine qualitative Phasenanalyse konnte die Titandioxidmodifikation Anatas in der aufgebrachten Schicht nachgewiesen werden. Weiterhin ergaben sich Aufschlüsse über die Schichttopographie und es wurden Cluster innerhalb der Schicht entdeckt. Der zweite Schritt bildete die Kombination des Fotostrukturierungsprozesses mit dem Beschichtungsprozess. Dafür wurde ein anderes Substrat verwendet und die Beschichtungen auf ein FS 21-Substrat fortgeführt. Variiert wurden die Zeitpunkte der Belichtung und der Beschichtung sowie deren thermische Nachbehandlung. so dass Beschichtungen auf FS 21-Substraten und Glaskeramiken stattfanden. Diese wurden mittels Rasterelektronenmikroskop und Transmissionsmessgerät analysiert. Bei den Messungen an der Materialpaarungen Titandioxidschicht auf fotostrukturierbarem Glassubstrat ergaben Aufschlüsse über die Wechselwirkungen der beiden Materialien miteinander und im Bereich des primären und sekundären Kristallwachstums des FS 21-Substrates in Abhängigkeit des Prozessverlaufes.

In der vorliegenden Arbeit werden Harzinjektionsverfahren und Vakuuminfusionsverfahren analysiert. Harzinjektionsverfahren zeichnen sich durch eine endkonturnahe Fertigung von hochbelastbaren Faserverbundbauteilen aus, wobei ein hoher Automatisierungsgrad möglich ist. Jedoch bedarf es auf dem Gebiet der Bauteilqualität noch Verbesserungen. Häufig treten Fertigungsfehler wie Lufteinschlüsse (Poren) oder nicht imprägnierte Teilbereiche auf. In Form einer Prozessanalyse werden die wesentlichen Prozessparameter herausgearbeitet und mit bekannten Qualitätsproblemen verknüpft. Des Weiteren wird der Zusammenhang zwischen Bauteilqualität und den mechanischen Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen bestimmt. Im Zuge dessen werden Methoden zur Fehlerdetektierung und Ermittlung der mechanischen Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen vorgestellt und eingesetzt. Die Versuche sollen Aufschluss darüber geben, inwieweit Lufteinschlüsse und andere Fertigungsfehler, wie zum Beispiel nicht imprägnierte Teilbereiche, Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff schwächen. Auf Basis der Prozessanalyse und der durchgeführten Versuche werden Kriterien zur Qualitätsbeurteilung von faserverstärkten Kunststoffen aufgestellt und Vorschläge zur Verbesserung der Bauteilqualität vorgestellt. Diese werden in weiteren Versuchen verifiziert.

Verbundstrukturen gewinnen im Zuge der Gewichtsersparnis immer mehr an Bedeutung. Die Anwendungsgebiete sind zahlreiche Branchen wie zum Beispiel die Fahrzeugindustrie, den Maschinen- und Anlagenbau und die Luft- und Raumfahrtindustrie. Die Gewichtersparnis geht direkt einher mit einer Senkung der Energiekosten. Aus dieser Entwicklung geht unter anderem auch der Verbund von Deckschichten aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit einem Kern aus Aluminiumschaum hervor. Dieser Verbund stellt den zentralen Forschungsschwerpunkt der folgenden Arbeit dar. Dabei wird im speziellen untersucht wie Befestigungselemente in einen solchen Verbund integriert werden können. Der Zweck ist es, das Anwendungsgebiet dieses Hybridverbundes zu erweitern. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine vorhandene horizontale Schwingplatte eines Schwingungsprüfgerätes durch den Verbund aus Aluminiumschaum und CFK ersetzt werden. Dazu Konzepte erstellt und gefertigt. Unter Zuhilfenahme des Lastenheftes können Parameter festgelegt werden, welche dazu dienen, den Anwendungsfall möglichst genau nachvollziehen zu können. Also werden die Schwingungsgrößen des im Lastenheft beschriebenen Standartprüfverfahrens genommen, um eine ähnliche Bauteilbelastung zu simulieren. Mittels eines optischen Prüfsystems konnte untersucht werden, ob sich die Gewindeeinsätze in irgendeiner Art und Weise lockern bzw. ob es zum Bruch der Probe kommt. Im Vorfeld ist mit Hilfe von Excel ein Berechnungsprogramm entstanden, welches die erforderlichen Bauteildimensionen aus den Stoffgrößen, der verwendeten Werkstoffe und aus den Schwinggrößen heraus, berechnet. In Bezug auf die festgelegten Parameter lässt sich sagen, dass alle drei Befestigungskonzepte den simulierten Schwingfall ohne Bruch oder eine Lockerung des Gewindeeinsatzes ertragen haben.

Der Herstellungsprozess von Einlegefolien für das Kunststoffhinterspritzen beinhaltet eine Vielzahl an einzelnen Arbeitsgängen. In dieser Arbeit wurden die Prozessschritte der Einlegefolienherstellung analysiert und hinsichtlich ihres Einflusses auf die Qualität der Endprodukte bewertet. Der Schwerpunkt lag hier auf der Verschmutzung durch Stanzprozesse sowie die Gütebestimmung einer UV-aushärtbaren Acrylatschicht, welche auf die Folien aufgebracht ist. Nach UV-Härtung hat diese Schicht hervorragende Eigenschaften wie Kratzbeständigkeit oder die Resistenz gegen chemische Einwirkungen. Durch Prozessversuche an den Folien und durch verschiedene Messreihen konnte der Einfluss einiger Faktoren ausgeschlossen werden. Weiterhin wurde mit dem instrumentierten Eindringversuch ein Verfahren gefunden, mit dem die Aushärtung der Acrylatschicht qualitativ gemessen werden kann. Es konnte experimentell der Zeitpunkt der vollständigen Aushärtung nachgewiesen werden. Aus den Ergebnissen konnten Qualitätsmessgrößen erarbeitet werden, auf deren Basis Vorschläge zur Steigerung der Qualität der Einlegefolien erstellt werden konnten.

In der heutigen Industriegesellschaft ist es wichtig Bauteile kostengünstig und mit hoher Qualität herzustellen um wettbewerbsfähig zu sein. Die Prozessoptimierung zur Erhöhung der Bauteilqualität hat deshalb auch bei den faserverstärkten Kunststoffe (FVK) einen hohen Stellenwert. Die größte Beeinträchtigung der Bauteilqualität geht dabei von der Schwindung der Harzmatrix aus, wodurch es zum Verzug der FVK-Bauteile kommt. Damit hat der Schwindungsfaktor gleichsam die größte Verbesserungswürdigkeit. Deswegen wurde sich in dieser Arbeit der Auswirkung der Schwindung von duroplastischen Harzsystemen und deren Beeinflussung durch äußere Einflussfaktoren gewidmet. Anhand von Experimenten wurde der Einfluss der Temperatur-Zeit-Einstellung auf die Volumenschwindung untersucht. Darauf aufbauend wurde eine optimierte Prozessführung zur Schwindungsreduzierung entwickelt, die auf einen isothermen Härtungsverlauf und der Minimierung der physikalischen Schwindung ausgerichtet ist. Die auf das spezifische Harzaushärtungsverhalten angepasste Prozessoptimierung zur Schwindungsreduzierung wurde abschließend auf die Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffbauteilen im RTM-Prozess (Resin Transfer Moulding) angewendet.

Bei der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) kommt es in Folge von unzureichender Faserbenetzung oder Verwirbelungen der Fließfronten sowie durch Beschläge der Fasern aufgrund von Feuchtigkeit zu einer prozessbedingten Ausbildung von Poren. Diese stellen eine Ursache der Verminderung der mechanischen Eigenschaften dar. Durch eine Erhöhung des Sicherheitsfaktors kann dieser Nachteil in der Konstruktion berücksichtigt werden. Jedoch sollte der Anspruch vorhanden sein, durch eine Optimierung der Verfahrenstechnik, wie auch der Qualitätssicherung, diesen Faktor zu minimieren. Die Qualitätssicherung ermöglicht erst die Analyse der Fehlstellen in FVK-Bauteilen, um auf dessen Basis die Prozessparameter hinsichtlich verbesserter Qualität zu optimieren. Aufgrund dessen ist es nach dem heutigen Stand der Technik nicht möglich, dass maximale Leichtbaupotential der FVK auszunutzen. Die folgende Arbeit beschäftigt mit der Analyse von Fehlstellen. Dazu werden verschiedene Verfahren der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels einer Bewertungsmethodik verglichen. Die Verfahren zur Fehlstellenanalyse werden hinsichtlich ihres Potentiales in einem industriellen Einsatzgebiet ausgewählt. Als elementare Bewertungsgrundlagen werden neben ökonomischen Aspekten der jeweiligen Verfahren auch die Fähigkeiten des Personals, wie auch die Genauigkeit, bewertet. Die Analyse der Proben hinsichtlich deren Porenvolumenanteile bzw. deren Fehlstellenverteilung geschieht mit der Thermographie, der Mikroskopie, dem Impuls-Echo-Verfahren und den Röntgenverfahren. Hinzu kommt der Vergleich der rein theoretischen Berechnung des Porenvolumenanteils mit den experimentell ermittelten Anteilen zur Verifizierung einer Tendenz der unterschiedlichen Berechnungsgrundsätze untereinander. Darüber hinaus werden die mechanischen Eigenschaften der verschiedenen Proben mit den entsprechenden Porenvolumenanteilen in Kontext gesetzt, um dahingehend eine Korrelation zu erstellen. Um Proben mit geeigneten Poren für die Analyse herstellen zu können, wird zu Beginn ein entsprechendes Versuchskonzept erstellt, welches sich vorrangig mit der Bildung von Fehlstellen beschäftigt. Auf Grundlage dessen werden die Proben mittels einer Variation der Injektionsdrücke hergestellt. Die These dahinter ist, dass mit steigenden Injektionsdrücken der Fehlstellengehalt abnimmt und die mechanischen Eigenschaften steigen. Des Weiteren werden bei der Analyse die Lage der Poren in den untersuchten Probenkörper berücksichtigt, um eine Aussage über die Fehlstellenverteilung in Fließrichtung treffen zu können. Die Berechnung des Porenvolumenanteils auf Basis von theoretisch ermittelten Kennwerten des Verbundes zeigt im Vergleich zum praktisch berechneten Fehlstellenanteil, dass diese Art der Berechnung aufgrund der Einfachheit ohne Messaufwand ein empfehlenswertes Verfahren ist. Mit Hilfe dessen können vorab erste Abschätzungen getroffen werden, welche die Qualität von Bauteilen beurteilen. Allerdings ist hierbei zu beachten, dass durch unterschiedliche Prozessparameter die wahren von den theoretischen Porenvolumenanteilen abweichen können. Die Berechnungen der Porenvolumenanteile, auf Basis der gemessenen Verbundkennwerte, zeigen eine vergleichbare Tendenz zu den im CT ermittelten Fehlstellenanteilen auf. Somit bestätigen diese Werte die Theorie, dass mit steigenden Injektionsdrücken der Porenvolumenanteil sinkt. Die unter dem Lichtmikroskop vermessenen Porendurchmesser und die daraus bestimmten Porenvolumenanteile korrelieren nur mit den berechneten Fehlstellenanteilen in dem Sinne, dass die Tendenz der ermittelten Werte untereinander gleich sind. Die Ergebnisse des Impuls-Echo-Verfahrens sind zur Ermittlung der Fehlstellen nicht zuverlässig nutzbar. Indessen stellt die Thermographie einen quantitativen Überblick über die Fehlstellenverteilung innerhalb der Proben dar. Dieses Verfahren ist ebenfalls durch die Erstellung der Kosten-Nutzen-Matrix hinsichtlich der Analysegenauigkeit, der ökonomischen Aspekte und der einfachen Handhabung das zu empfehlende Messverfahren. Allerdings ist festzuhalten, dass das 3D-CT die realitätsnahesten Messergebnisse liefert. Dementgegen stehen die hohe Analysedauer und die Kosten einer Messung bzw. der Anschaffung dieses Messgerätes. Die Nachteile des Computertomographen können mittels der 2D-Analyse von Proben reduziert werden. Dabei werden lediglich vereinzelte computertomographische Aufnahmen unterschiedlicher Probenebenen angefertigt und nicht wie beim 3D-CT zu einem 3 dimensionalem Objekt zusammengesetzt. Der Nachteil der 2D-Methode ist die vergleichsweise hohe Streuung der Ergebnisse aufgrund der lokalen Erfassung der inhomogen verteilten Fehlstellen. Die Zugversuche der Prüfkörper quer zur Faserrichtung zeigen, dass mit steigenden Porenvolumenanteilen der E-Modul steigert wobei zugleich die Bruchspannungen vermindert werden. Des Weiteren bestätigt sich die Annahme bei der Prüfung der Proben quer wie auch längs zur Faserrichtung, dass mit steigenden Faservolumenanteilen die Bruchspannungen verbessern. Bei der Analyse der Zugproben in Faserrichtung ist aus den Werten ein idealer Faservolumenanteil zu erkennen, bei welchem die Bruchspannungen ihren Höchstwert einnehmen. Hinzu kommt, dass sich bei den Proben in Faserrichtung analog zum idealen Faservolumenanteil ein idealer Porenvolumenanteil einstellt.

Ein Messaufbau zur die Messung des Drehmomentenverlauf entlang einer Extruderschnecke wird ausgelegt. Zunächst wird ein Überblick über die Funktionsweise eines Extruders gegeben. Anschließend wird dargestellt wie die Messung des Gesamtdrehmoments an Extrudern bisher realisiert wird und auf welche Weise der Drehmomentenverlauf gemessen wird. Um eine Messeinrichtung auszulegen, die eine möglichst geringe Veränderung an Zylinder oder Schnecke erfordert, werden verschiedene Drehmomentmessmethoden betrachtet und das Prinzip der Messung des Phasenwinkels für den Messaufbau gewählt. In der konstruktiven Auslegung des Messaufbaus wird die gesamte Einrichtung in vier Funktionselemente unterteilt: Sensor, Messverstärker, Auswerteschaltung und Auswertesoftware. Diese vier Komponenten werden anhand der jeweiligen Anforderungen ausgelegt. Die entworfene Messeinrichtung wird anschließend in Betrieb genommen. Bei der Inbetriebnahme wird der erwartete Signalverlauf des Messaufbaus mit den vorhandenen Signalverläufen verglichen. Mögliche Störquellen auf den Signalverlauf werden benannt und Maßnahmen formuliert um die Funktionsfähigkeit des Messaufbaus herzustellen.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss der Schlichte und der Feuchtigkeit auf den Kontaktwinkel, die Tränkungsgeschwindigkeit und die Bildung von Fehlstellen im Faser-Kunststoff-Verbund. Für die Bestimmung des Kontaktwinkels werden verschiedene Messmethoden ausgewertet, wobei die Auswertung eines stehenden Wassertropfens auf dem Glasfasergewebe am aussagekräftigsten ist. Es werden die Schlichten FK144 und FK800 der Firma PD Glasfaser verglichen. Bei der FK800-Schlichte ergibt sich ein tendenziell kleinerer Kontaktwinkel. Ebenso weist das Gewebe mit dieser Schlichte einen kleineren Kontaktwinkel auf. Maximaler und minimaler Feuchtigkeitsgehalt sind bei beiden Schlichten nahezu gleich. In den Tränkungsversuchen in einem Glasbodenwerkzeug zeigen die gesättigten Gewebe zu Beginn der Harzinfusion höhere Fließgeschwindigkeiten. Jedoch entstehen im Vergleich zu den getrockneten Geweben bei den gesättigten mehr Fehlstellen im Faser-Kunststoff-Verbund. Damit ist eine Trocknung der Gewebe vor dem Infusionsprozess zu empfehlen.

Ultraschallverfahren sind geeignet für die Untersuchung jeglicher Art von Werkstoffen und haben eine große Bedeutung in der Werkstoffprüfung. Haupteinsatz ist die Dicken- und Fehlerlagenbestimmung. Im Vergleich zu anderen Prüfmethoden, haben Ultraschallverfahren eine geringe Auflösung. Deshalb ist es notwendig eine Verbesserung der Auflösungsgrenze zu erreichen. Neben dem Einsatz von Vorlaufstrecken, kann der Einsatz von Signalverarbeitungsmethoden, wie der Fourieranalyse, und spezieller Hardware Vorteile bringen. Neben der Untersuchung von Werkstücken zur Dicken- und Fehlerlagenbestimmung, kann Ultraschall auch zur Bestimmung von Werkstoffkennwerten, wie dem Elastizitätsmodul und dem Schermodul sowie der Querkontraktionszahl, dienen. Diese Werte können über die Messung von longitudinalen und transversalen Schallgeschwindigkeiten berechnet werden und zeigen eine gute Korrelation mit Referenzwerten der Literatur. Eine Kombination mit der Rauschanteil- und Prüffrequenzfilterung ist zusätzlich möglich. Auch der Schwächungskoeffizient bietet die Möglichkeit der Einschätzung des Zustandes des Werkstoffes. Bei seiner Messung stellt jedoch die Reproduzierbarkeit in Hinblick auf konstante und vergleichbare Ankopplung ein Problem dar. Eine Vorlaufstrecke ist vor allem im Bereich sehr dünner Proben von Bedeutung. Das Impulsecho kann aus dem Betrachtungsbereich entfernt werden und es können sowohl oberflächennahe Strukturen in dickeren detektiert als auch sehr dünne Proben untersucht werden. Hinzu kommt die Möglichkeit mit höheren Verstärkungen unter konstanter Ankopplung im Schallfokus zu arbeiten. Dies hat einen nicht zu vernachlässigenden Qualitätsgewinn der Messungen zur Folge. Der Einsatz von mathematischen Methoden, wie der hier angewendeten Fourieranalyse, erhöht die Qualität der Messdatenauswertung. Durch Filtern hochfrequenter Anteile und dem Bereich der Prüffrequenz können Echos klarer getrennt und besser lokalisiert werden. Damit erfolgt eine bessere Bestimmung der Lage von Materialfehlern und Grenzflächen, bis hin zu der genaueren Messung der Schallgeschwindigkeit. Die physikalische Auflösungsgrenze von [lambda] kann jedoch nicht überwunden werden. Es verbleibt daher eine Abhängigkeit der Auflösung vom untersuchten Material, seiner Schallgeschwindigkeit und der verwendeten Prüffrequenz.

Die Arbeit befasst sich mit dem Gleitverhalten von Kunststoffen auf Sand. Nach einer Literaturrecherche zu vorhandenen Messmethoden der Reibwertermittlung, werden diese an den Anwendungsfall angepasst. Die Methoden werden nach ausgewählten Kriterien bewertet und ausgewählt. Mit einem aufgestellten Versuchsplan werden die Effekte der Einflussgrößen und der Reibwert verschiedener Kunststoffe ermittelt. Die Ergebnisse werden aufgearbeitet und ausgewertet. Weiterhin werden die Reibwerte mit zuvor ermittelten mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe verglichen, um zu überprüfen, ob sich Zusammenhänge erkennen lassen. Es werden ebenfalls Versuche zum Abrasionsverhalten der Kunststoffe durchgeführt. Dazu werden mehrere Methoden getestet und bewertet.

In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Prozessrandbedingungen bei der Herstellung einer Klebeverbindung auf ein Kunststoffteil untersucht. Bei der aufgebauten Fertigungsstraße wird doppelseitiges Klebeband mit Acrylatschaumkern und Acrylathaftklebstoffen auf ein aus PC-ABS-Polymerblend bestehenden Kunststoffteil aufgebracht. Mittels Stirnabzugsversuch werden Haltekräfte unter verschiedenen Bedingungen geprüft. Dazu erfolgt zuerst die Betrachtung des Aufbaus der Klebekraft in Abhängigkeit der Zeit. Anschließend wird untersucht, welchen Einfluss die Formteiltemperatur beim Klebevorgang und welchen Einfluss die Lagertemperatur nach dem Aufbringen der Klebeverbindung haben. Weiterhin werden die Verschmutzungseinflüsse Staub, Fingerabdrücke, ölhaltige Luft und Formschutzmittel untersucht. Alle Tests werden für das Originalmaterial PC/ABS Bayblend T65XF und einem Regenerat PC/ABS Gebablend 65HF durchgeführt. Zuletzt wird die Verpackung auf Tauglichkeit geprüft. Um eine gleichbleibend hohe Qualität der Klebeverbindung zu gewährleisten, werden für die aufgezeigten Ergebnisse Maßnahmen erstellt und diese in einem Gesamtaufbau der Fertigungsstraße realisiert. Dazu wird zusätzlich ein System zur Sortierung von bauähnlichen Kunststoffteilen integriert, sodass eine Verwechslung ausgeschlossen werden kann.

Im Rahmen dieser Bachelor-Thesis werden zinkhaltige AlSi-Druckgusslegierungen untersucht. Hierzu werden die Einflüsse unterschiedlicher Magnesium-, Mangan- und Kupfergehalte hinsichtlich des Aushärtungsverhaltens und der mechanischen Eigenschaften analysiert. Ein Lösungsglühen dient dabei der Homogenisierung der Elemente Zn, Mg und Cu im Aluminium-Mischkristall und der Einformung des eutektischen Siliciums. Die Homogenisierung wird durch theoretische Diffusionsrechnungen und experimentelle EDX-Analysen bestätigt. Des Weiteren wurde durch qualitative Metallographie die Morphologieänderung von eisenhaltigen intermetallischen Phasen in Folge einer Manganerhöhung belegt. Mittels Härte- und Leitfähigkeitsmessungen wurde gezeigt, dass die verschiedenen Magnesiumkonzentrationen Einfluss auf die Kaltaushärtungskinetik haben, wohingegen Mn- und Cu-Zusätze diese nicht signifikant beeinflussen. Bei 120&ring;C-Warmauslagerung mit vorangegangener Kaltauslagerung ist eine signifikante Beschleunigung der Aushärtungskinetik durch Mg- und Cu-Zusätze zu verzeichnen. Eine zusätzliche 190&ring;C-Wärmebehandlung vor der 120&ring;C-Warmauslagerung führt zu einer signifikant schnelleren aber gleichzeitig geringeren Aushärtung durch die Legierungselemente Mg und Cu. Es ist festzustellen, dass ein Mindestgehalt an Magnesium nötig ist, um eine effektive Kalt- und Warmaushärtung bei zinkhaltigen AlSi-Legierungen zu initiieren. Mit zunehmenden Legierungsgehalten von Mg und Cu steigt die Festigkeit und gleichzeitig nimmt die Duktilität ab, was sich insbesondere nach einer Wärmebehandlung für 500 h bei 120&ring;C zeigt. Durch DSC-Analysen wurden legierungs- und wärmebehandlungsspezifische Ausscheidungsreaktionen festgestellt, die mit thermodynamischen Gleichgewichtsrechnungen und der Literatur verglichen wurden. Demnach kann es sich abhängig von der Legierungszusammensetzung um vielschichtige Ausscheidungs- und Auflösungssequenzen der stabilen und metastabilen Entmischungsstadien des Typs [eta]-MgZn2, β-Mg2Si und Q-Al5Cu2Mg8Si6 handeln.

Um der globalen Erderwärmung entgegenzuwirken versucht die Europäische Union (EU) die Erderwärmung auf zwei Grad Celsius im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu beschränken. Darauf haben sich die 194 Länder auf der 15. UNKlima Konferenz im Jahr 2007 geeinigt. Nach Meinung der EU kann dieses Ziel mit einem geringeren Ausstoß von Treibhausgasen, vor allem mit der Minderung des mengenmäßig bedeutsamsten Treibhausgas Kohlendioxid (CO2), erreicht werden. Aus diesem Grund beschränkt die EU, die im Verkehr ausgestoßenen CO2 Emissionen Schritt für Schritt. Automobilhersteller, die die Vorgaben der EU nicht umsetzten, müssen Strafzahlungen leisten. Die europäische Automobilindustrie verkauft, auch auf Wunsch des Kunden, weiterhin komfortable und leistungsstarke Fahrzeuge. Daher sind die Automobilhersteller dazu angehalten Wege zu finden, den CO2 Ausstoß zu reduzieren ohne die Wünsche des Kunden zu beschneiden. Eine Möglichkeit CO2 Emissionen zu minimieren besteht in der Reduzierung des Fahrzeugmasse, bzw. der Masse der Fahrzeugkomponenten. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur CO2 Emissionen reduziert werden sondern auch der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann, was sich positiv auf die Konkurrenzfähigkeit des Produktes auswirkt. Das Substituieren von Metallwerkstoffe in Polymere stellt eine Möglichkeit dar die Fahrzeugmasse zu senken. Der Kunststoffanteil in modernen Fahrzeugen steigt stetig. Heutzutage werden sogar Auspuffanlagen aus Polymerwerkstoffen gefertigt [SCH 08]. Auch in Kühlsystemen moderner Fahrzeuge finden sich Polymerwerkstoffe. Jedoch werden Präzisionskomponenten variabler Wasserpumpen immer noch aus Aluminium gefertigt, da günstige Kunststoffe, aufgrund von Diffusionsprozessen den Anforderungen hinsichtlich ihrer Maßhaltigkeit nicht gerecht werden. Anhand eines Regelkolbens, der hohen Anforderungen gerecht werden muss wie, ein enges Toleranzfenster zwischen Regelkolben und Pumpengehäuse, Trennung von Kühlmittel und Umwelt und eine hohe Anzahl an Bewegungszyklen, konnte ein glasfaserverstärkter Kunststoff gefunden werden, der diese Anforderungen erfüllt. Um die Eignung einiger ausgewählter Kunststoffe festzustellen wurden Versuche durchgeführt. So wurde mit der Thermisch-Mechanischen Analyse (TMA) das thermische Ausdehnungsverhalten der Kunststoffe aufgezeichnet. Die Quellung der Polymere in Kühlmittel wurde mit einer 3D-Messeinrichtung bestimmt. Die Feuchtigkeitsaufnahme wurde mit einer Waage dokumentiert, indem die Werkstoffe mehrere Tage in Kühlmittel (Glykol-Wassergemisch) eingelagert wurden. Auch wurde das Alterungsverhalten der Polymere in Kühlmittel aufgezeichnet. Dazu wurde die Brinell-Härte gemessen und Zugversuche durchgeführt. Ein Vyncolit X 6320 (PF GF-60) wurde gefunden, der alle Anforderungen erfüllt. Im Vergleich zum Aluminium Regelkolben besitzt dieser Kunststoffkolben ein um fast 50% geringeres Gewicht und ein finanzielles Einsparpotential von fast 60%.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer neuartigen 3D-Aufhängung für Mikrospiegel. Zu diesem Zweck wurden Mikrospiegelsysteme mit unterschiedlichen Aufhängungen designt und mit Hilfe der analytischen und numerischen Methoden untersucht. Die analytische Modellbildung ist im Rahmen der Technischen Mechanik das Standardverfahren, um den Widerstand von Strukturen gegenüber äußeren Belastungen zu ermitteln. Die Simulation wiederum erlaubt es, komplexere Geometrien und Belastungszustände hierbei zu berücksichtigen. Durch die Kombination beider Ansätze kann die Simulation anhand aus der Analytik bekannter Lastfälle überprüft und qualiziert werden. Die somit überprüfte Simulation erlaubt es, konkrete Parameterkombinationen zu bewerten und Empfehlungen für das Neudesign einer Aufhängung abzuleiten. Weiterhin wurden unterschiedliche Ätzprozesse für das Strukturieren des Substrats hinsichtlich der darauf erzeugbaren AlN (Aluminiumnitrid)-Schichtqualität verglichen. Unter anderem wird dabei ein tiefer RIE (Reaktivionenätzen) Ätzprozess für Silizium mit Kühlung (cryoRIE) vorgestellt, der zu einem bemerkenswerten rautenförmigen Querschnitt führt.

Für die Galvanotechnik besteht infolge der immer strengeren Sicherheitsrichtlinien und Umweltauflagen ein größeres Interesse daran, die giftigen cyandischen Kupferbäder durch umweltfreundliche Elektrolyte auszutauschen. Die vorliegende Arbeit greift diese Thematik auf und beschäftigt sich mit dem elektrochemischen Abscheidungsmechanismus von Kupfer aus alkalisch cyanidfreien Elektrolyten mit komplexbildenden Phosphonaten. Hierzu werden die verschiedensten Untersuchungsprozesse, die potentiometrischen Titration, die Zyklovoltammetrie und die Chronoamperometrie, näher erläutert. Die potentiometrische Titration liefert beispielsweise eine ausgezeichnete Möglichkeit, um auf die Stabilität und somit auf unterschiedlichste Kennzeichen der Phosphonaten zu schließen. Des Weiteren ist eine Beurteilung der Schichtqualität und der Schichtdicke der abgeschiedenen Kupferschichten mit Hilfe von Hull-Zellen- und Röntgenfluoreszenzmessungen möglich. Ebenfalls werden Quarzmikrowaagen-Messungen durchgführt, um die molaren Äquivalentmasse des Kupfers nach der elektrochemischen Abscheidung zu bestimmen. Dadurch ist ein Rückschluss möglich, ob es bei elektrochemischen Abscheidung zur Bildung von einwertigen Kuper als Zwischenprodukt kommt oder nicht.

Beurteilung eines 6-Gang-Stufenautomatgetriebes hinsichtlich Gesamtkonzept und Baugruppen. Neben der Literatur-und Patentrecherche sollen die Baugruppen bezüglich Konstruktion, Werkstoff etc. untersucht werden und Lebensdauerberechnungen druchgeführt werden. Zusätzlich wird mit einem 8-Gang-Stufenautomat verglichen.

Kunststoffe nehmen in der heutigen Zeit einen großen Teil des alltäglichen Lebens ein. In jedem Bereich sind Kunststoffe vertreten, sei es in der Industrie oder im privaten Bereich. Für die Automobilindustrie werden bevorzugt Kunststoffbauteile verwendet, an die hohe Anforderungen bezüglich Festigkeit und Steifigkeit gestellt werden. Um solche Bauteile herzustellen, ist es notwendig den Kunststoff zu verstärken. Die Herstellung von faserverstärktem Kunststoff erfolgt üblicherweise in einem Extruder. Ziel bei der Einarbeitung ist es, die Fasern in dem Kunststoff homogen zu verteilen, um ein optimales Stoffgemisch herzustellen. Das Ziel der Arbeit war es, eine Fasertransport und Dosiervorrichtung zu entwickeln, die einen gleichmäßigen Faserstrom in einen Extruder sicherstellt. Für die Umsetzung wurde ein geeignetes Konzept ausgearbeitet und konstruktiv umgesetzt. Des Weiteren bestand eine Aufgabe der Arbeit darin, bereits bestehende Lösungen zu recherchieren und die dabei auftretenden Probleme zu beschreiben. Bei der Recherche wurde deutlich, dass bisherige Lösungsansätze mangelhaft umgesetzt wurden. Die Fasern werden entweder als Garne oder als kurze Schnittfasern in den Extruder eingebracht. Während Garne durch Öffnungen in den dafür vorgesehenen Zylinderelementen direkt in die Schnecken des Extruders eingeführt werden können, erfolgt die Zuführung kurzer Fasern mit Hilfe von Fördereinrichtungen oder Stopfwerken. Damit die kurzen Fasern mit hoher Förderkonstanz in den Extruder gebracht werden können, müssen diese rieselfähig sein. Häufig liegen jedoch schlecht rieselfähige Fasern mit sehr niedrigem Schüttgewicht als Ausgangsfasern vor, die bereits in der Dosiervorrichtung oder danach im Stopfwerk am Extruder zur Brückenbildung neigen und mit dem technisch verfügbaren Equipment nicht in der erforderlichen Menge und Konstanz in den Extruder gebracht werden können. Es wurde ein Konzept entwickelt, dass die bestehenden Probleme minimiert und einen gleichmäßigen Faserstrom mit einer ausreichenden Konstanz in den Extruder sicher stellt. Der Transport der Fasern erfolgt über einen Luftstrom, wodurch sie vereinzelt werden. Das entwickelte Gerät trennt die Fasern und die Luft voneinander und bringt die Fasern unter Zwang über eine dichtkämmende Doppelschnecke in den Extruder ein. Die Dosiervorrichtung wurde konstruktiv und baulich umgesetzt. Für die Konstruktion wurde ein Model mit allen für den Bau notwendigen Einzelteilzeichnungen angefertigt. Mit dem Gerät wurden Versuche durchgeführt und protokolliert. Die dabei erzielten Durchsätze sind industrieller Standard. Da diese Umsetzung der Fasereinbringung bisher noch nicht existiert und die gewünschten Ergebnisse brachte, wurde ein Patent eingereicht.

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem Energieverbrauch von Peripheriegeräten an Spritzgießmaschinen und gibt einen Einblick in die Funktionsweise, die theoretische Berechnung und die praktische Messung des Energieverbrauchs ausgewählter Peripheriegeräte. Zuerst werden Nennleistungen und Durchsatzwerte der jeweiligen Gerätehersteller herangezogen, um mit deren Hilfe den Energieverbrauch pro Durchsatz ermitteln zu können. Die größten Energieverbraucher sowie nicht repräsentative Ergebnisse werden anschließend in der Arbeit nach dem oben genannten Aufbauschema untersucht. Diese Auswahl beinhaltet drei Trocknertypen, zwei Fördergerättypen, Heißkanäle, Temperiergeräte und Entnahmegeräte.

Energieeinsparung durch Massereduzierung ist nicht nur im Automobilbau ein häufig verfolgter Ansatz. Eine Werkstoffgruppe mit hohem Leichtbau- und Großserienpotential sind Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) auf thermoplastischer Basis. Oftmals aufwändige und zeitintensive Vorversuche limitieren aber den vermehrten Einsatz dieser Materialgruppe. Diese Grundlagen sind jedoch nötig, um das ideale, materialspezifische Parameterprofil - vornehmlich bestehend aus Prozessdruck und -temperatur sowie Gesamtpresszeit - festzulegen. Die vorliegende Arbeit setzt sich zunächst mit den theoretischen Grundlagen und Arten der Herstellung von endlosglasfaserverstärkten Thermoplast-Halbzeugen auseinander, wobei die Laminatqualität in großem Maße von den Prozessen der Imprägnierung und Konsolidierung beeinflusst wird. Die Parameter der Vorversuche auf einer statischen Laborpresse (STAT) werden transferiert und auf einer industrienahen Intervall-Heißpresse (IVHP) nachgefahren. Die entstehenden Organobleche werden einer analytischen und mechanischen Prüfung unterzogen. Dabei erweisen sich vor allem die statische 3-Punkt-Biegeprüfung und die Ermittlung der Verbunddichte nach der Eintauchmethode als besonders geeignet. Zur Aufklärung des Imprägnierungsfortschritts werden Mikroskopieaufnahmen der FKV-Platten qualitativ ausgewertet und verglichen. Die Auswertung der Analysemethoden belegt, dass das Temperatur-Druck-Profil der IVHP zu komplex ist, um einen konform deckungsgleichen Übertrag von der STAT zu realisieren. Dennoch ist eine eindeutige Abhängigkeit der Laminatqualität von den definierten Prozessparametern nachweisbar. Eine Erhöhung einer der Parameter Druck, Temperatur und Zeit bewirkt, sowohl bei der statischen als auch bei der semi-kontinuierlichen Fertigung, einen Anstieg der untersuchten Werkstoffkennwerte, welche den Imprägnierungsfortschritt abbilden. Die Erkenntnisse der vorliegenden Arbeit dienen als Grundlage für tiefergehende Untersuchungen an den Einrichtungen der "Neue Materialien Fürth GmbH".

Das Laserstrahlschweißen hat sich in den vergangenen Jahren zu einem der wichtigsten Fertigungsprozesse in der Herstellung von Doppelkupplungen entwickelt. Hohe Stückzahlen und Qualitätsansprüche der Kunden verlangen stabil geführte Prozesse und genaue Einstellungen der Fertigungsparameter. Die vorliegende Bachelor-Arbeit befasst sich im Rahmen der Qualitätssicherung mit der Weiterentwicklung eines Laserschweißprozesses in der Doppelkupplungsfertigung. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Schweißnaht der motorseitig angebrachten Baugruppe von Außenlamellenträger und Nabe. Mithilfe der statistischen Versuchsplanung werden Form und Breite der Naht auf eine höhere Anbindungsbreite hin optimiert. Unregelmäßigkeiten in der Schweißnaht werden dabei unterbunden und Versatzprobleme zwischen Naht und Schweißspalt durch eine zusätzliche Sicherheit ausgeglichen. Die Haupteinflussgrößen werden im Findungsprozess mithilfe von Ursache-Wirkungsdiagrammen herausgearbeitet und auf das Wesentliche reduziert. Anschließend geben Schweißversuche mit variierten Parametereinstellungen und statistische Analysen des DoE Aufschluss über die Änderungen der Zielgrößen. Die Einführung der geänderten Prozessparameter in den Produktionszyklus erfordert anschließend eine Machbarkeitsanalyse. Maßliche Untersuchungen zeigen dabei den Einfluss der variierten Laserleistung auf den Verzug der Schweißbaugruppe. Ebenso werden Grenzmusterteile zur Untersuchung der maximal auftretenden Toleranzen betrachtet und die Stabilität der Schweißnähte durch Torsionsbelastungstests verifiziert. Abschließende 2D-Röntgenuntersuchungen zeigen die Eigenschaften der Schweißnaht im Hinblick auf Poren- und Rissbildung.

Nicht leitfähige Fasern lassen sich mit einer großen Anzahl an Verfahren zu Fasern verarbeiten. Eine neue Methode zur Herstellung nicht leitfähiger Fasern stellt das, in dieser Arbeit beschriebene, Plasmaverdüsen dar. Die Besonderheit hier ist die Nutzung eines DC-Plasmas, welche sowohl zur Erzeugung der Schmelzmasse als auch zum anschließenden Ziehen der Faser genutzt werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Parameter auf die plasmagestützte Faserherstellung untersucht. Dazu wurden Parameter wie Werkstoff und Werkstoffgeometrie, die Plasmadüsengeometrie und der Abstand zwischen Plasmadüse und Werkstoffzuführung variiert. Solch nicht leitfähige Fasern könnten einen ökonomischen Einsatz in Filtern für Gas- oder Flüssigkeitsfiltration finden.

Im modernen Maschinen- und Anlagenbau werden vermehrt Faserverbundkunststoffe eingesetzt. Diese Verbundwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit, aber auch generell niedrigere Wärmeleitfähigkeit (WLF) als die ersetzten traditionellen Metallwerkstoffe aus. Besonders kritisch ist die schlechte Wärmeleitung senkrecht zur Richtung der Verstärkungsfaser. Dies kann bei Bauteilen mit höherer thermischer Belastung, wie z.B. elektrischen Antrieben, zu einem Wärmestau und schließlich zum Versagen des Bauteils führen. Deshalb ist es ein zentrales Ziel der Bachelorarbeit die WLF von Faserverbundkunststoffen quer zur Faserrichtung zu erhöhen. Im Zuge dieser Arbeit wurden die theoretischen Grundlagen des Wärmetransports, insbesondere der Wärmeübertragung in Kunststoffen recherchiert. Die Werkstoffeigenschaften der Matrix, der anisotropen Kohlenstofffaser und des extrem anisotropen kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffs (CFK) als Versuchswerkstoff wurden analysiert. Nach der Betrachtung des Resin-Transfer-Moulding (RTM) als Herstellungsverfahren, konnten die Konzepte zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit schließlich erarbeitet werden. Eine Erhöhung der WLF durch die Zugabe von wärmeleitenden Füllstoffen zur isolierenden Matrix stellte sich dabei als vielversprechender praktischer Ansatz heraus. Zur Messung des Füllstoffeinflusses auf die Wärmeleitfähigkeit der flächigen Laminate, wurden verschiedene Messverfahren betrachtet. Das Plattengerät stellt hierbei das geeignetste Messverfahren zur Bestimmung der Wärmleitfähigkeit quer zur Faserrichtung des anisotropen Werkstoffs dar. Im Zuge einer mehrwertigen Bewertung wurden Bornitrid, Aluminium und Graphen als leistungsfähigste Füllstoffe zur experimentellen Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ausgewählt. In den Messergebnissen der WLF zeigte sich eine Überlagerung mehrerer, die WLF beeinflussender Effekte. Dazu zählen der Faservolumengehalt, die Probendicke und der Füllstoff, mit Füllstoffvolumengehalt und Füllstoffwärmeleitfähigkeit. Bedingt durch den niedrigen Füllstoffanteil im RTM-Verfahren konnten keine signifikanten Erhöhungen der Wärmeleitfähigkeit durch Füllstoffe nachgewiesen werden. Bei der Prüfung der thermischen Ausdehnung und der mechanischen Eigenschaften zeigte sich die Auswirkung und Überlagerung des Faservolumengehalts und des Füllstoffeinflusses. Entsprechend der theoretischen Erwartung schwächte der Füllstoff die Zug- und Biegeeigenschaften der Faserverbundkunststoffe. Die größten Festigkeiten und Moduli wies dabei stets das reine CFK-Laminat ohne Füllstoff und mit dem größten Faservolumengehalt auf.

In der vorliegenden Arbeit werden die grundlegenden tribologischen Eigenschaften zellularer metallischer Werkstoffe (ZMW) im ungeschmierten Gleitversuch ermittelt. Sechs verschiedene, offenporige Schaumproben werden auf einem Tribometer der Konfiguration Kugel/Scheibe untersucht. Der Versuchsumfang umfasst fünf Versuchsreihen, bei denen die Parameter Normalkraft und Gleitgeschwindigkeit variiert werden. Für zwei Proben werden individuelle Zusatzversuche durchgeführt. Die Messergebnisse werden probenspezifisch ausgewertet und das Verhalten in Abhängigkeit von den variierten Parametern und der Porengröße bestimmt. Im Anschluss an die Versuche wird die Reibbahn auf der Probenoberfläche mikroskopisch untersucht, um das Deformations- und Verschleißverhalten der Schaumproben nachzuvollziehen. Die ZMW weisen, abhängig von ihrer stofflichen Zusammensetzung, eine sehr unterschiedliche Standfestigkeit gegenüber tribologischen Belastungen auf. Aus den Messwerten ergibt sich für alle Proben ein indirekt proportionaler Zusammenhang zwischen Reibzahl und Normalkraft sowie eine direkte Proportionalität von Reibzahl und Porengröße. Bei der mikroskopischen Betrachtung ist festzustellen, dass die Reibbahn größtenteils durch plastische Deformation der Schaumstruktur entsteht. Am deutlichsten als reine Auswirkung der tribologischen Belastung sind Abrasionserscheinungen an den Oberflächen der Streben zu erkennen.

Within the scope of this Bachelor thesis Fe-Ga layers were deposited by magnetron sputtering on MgO(100) substrate with different buffer layers. Fe-Ga exhibits a large magnetostriction. Therefore these thin layers are interesting for applications as microactuators and sensors in the future. The Fe100-xGax(x = 20, 25 at.% Ga) layers were sputtered with 70 W sputter power and pAr = 0,008 mbar at room temperature with thicknesses from 56 to 830 nm on Pt, Au, Cr and Cu buffers. The layers grow epitaxial with the A2 structure. In addition pyramidal artifacts are observed at the surface of all specimens. The dependence on the production parameters was analysed. It was shown that they are originated by {211}bcc twinning. XRD shows two different stressed epitaxial areas and sin measurements exhibit 1 GPa tensile stress in a layer on Pt and 0.8 GPa compressive stress on Au, while the twinned areas on Au have 0.5 GPa tensile stress. A model to the origin of the stresses was developed. Even though the magnetic properties of all layers are determined from their shape anisotropy, the portion of the twins changes effective anisotropy. The layers achieve in plane a saturation polarization JS = 1.6 T and a saturation field HS = 100 mT. JS and JR decrease with increasing Ga content and HC is rising.

Diese Arbeit befasst sich mit den Bedingungen für die Einarbeitung leitfähiger Füllstoffe in Thermoplaste. Es sollen dabei die Einflüsse auf die Leitfähigkeit herausgearbeitet werden und abschließend eine Empfehlung für Verarbeitungsparameter erfolgen. Hierfür wird zunächst die Extrusion der Fasern betrachtet. Als wesentliche Einflussfaktoren werden die Faserlänge, Faserkonzentration und die Extruderparameter wie Temperaturführung, Schneckengeometrie und Schneckendrehzahl analysiert. Um eine Aussage über deren Einfluss zu treffen, werden verschiedene Versuche am Extruder und anschließend eine Prüfung des erzeugten Strangs hinsichtlich der Leitfähigkeit durchgeführt. Im Anschluss an die Untersuchung des Strangs wird das Kunststoffgranulat hergestellt und ebenfalls auf Leitfähigkeit untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass aufgrund der mangelhaften Leitungsverbindung zwischen den Granulatkörnern kein Stromfluss stattfindet. Abschließend werden Probekörper aus dem Kunststoffgranulat gespritzt, die ebenfalls auf ihre Leitfähigkeit getestet werden. Hierfür werden wie bei der Messung des Strangs zwei Elektroden auf den Probekörper aufgebracht und wieder der elektrische Widerstand gemessen. Um die Analyse der Probekörper abzurunden werden verschiedene Untersuchungen am Probekörper durchgeführt. Mithilfe der Dichtemessung und der thermografischen Analyse und wird der Fasergehalt des Probekörpers ermittelt. Durch einen Zugversuch werden die mechanischen Kennwerte der Probekörper aufgenommen. Schließlich wird noch die Faserlänge und Faserorientierung im Probekörper untersucht. Abschließend kann man sagen, dass sowohl für die Einleitung des Stroms als auch für den Stromtransport durch das Material neben der Faserkonzentration die Faserorientierung den größten Einfluss hat. Für die Herstellung von Bauteilen aus leitfähigen Kunststoffen kann man deshalb Empfehlungen für die Werkzeugkonstruktion und die Verarbeitungsparameter geben.

Die Firma Benteler ist Zulieferer von Blechen für Kraftfahrzeuge. Im Bereich der Warmformung werden diese Bleche einer thermischen Behandlung unterzogen. Dabei werden die Bleche mittels Förderrollen durch Öfen geleitet. Zum Schutz vor Verzunderung (temporärer Korrosionsschutz) wird auf die Bleche ein Schicht aus AlSi10 aufgetragen. Während der nachfolgenden Förderung der Bleche durch die Öfen geht die Schutzschicht in den teigigen bzw. flüssigen Aggregatzustand über und benetzt die Förderrollen aus Mullit. Dabei dringt die Schmelze tief in das Material der Förderrollen ein und zerstört diese. Aufgabe dieser Arbeit ist es eine Verschleißschutzschicht gegen die aggressive Schmelze zu finden. Dabei soll zur Herstellung dieser Schicht das DC-Plasmaspritzen eingesetzt werden. Die Rollen selbst sind im eingebauten Zustand jeweils einzeln angetrieben und zwischen 2000 mm und 3000 mm lang. Im Ofen herrschen Temperaturen um die 1000 &ring;C. Üblicherweise haben verschiedene Schutzschichten unterschiedliche Richtwerte für die Schichtdicke, hier wird der Wert 300 mym angenommen. Ziel ist es nun eine Schutzschicht zu finden, die auf die Förderrollen aufgebracht werden kann, gegen die Temperatur im Ofen beständig ist und vor allem gegen Penetration der Schmelze schützt. Dadurch soll erreicht werden, dass die Lebensdauer der Förderrollen erhöht wird. Weiterhin eine Senkung der Kosten und eine Humanisierung der Arbeit für die Mitarbeiter, die aufgrund der höheren Lebensdauer in größeren Intervallen die Förderrollen wechseln müssen. Als Ergebnis wird eine thermische Spritzschicht vorgeschlagen, die auf Vorgaben bzw. Richwerte des Unternehmens Benteler Automobiltechnik GmbH basiert.

Für eine Produktionsmaschine, welche eine Werkzeugbank aus kohlefaserverstärktem Kunststoff haben soll. In dieser Arbeit ist eine Krafteinleitungsmöglichkeit erarbeitet worden, welche die Verbindung zwischen den Verbundwerkstoff und einem Metall ermöglicht. Das Ziel hierbei ist, die Verbindungselemente theoretisch auszulegen und dann mittels Versuchen diese Werte zu überprüfen. In der Arbeit wurden dafür verschiedene Versuche für die Krafteinleitungen, Schrauben, Kleben, Inserts und die Synthese aus Schrauben und Kleben, durchgeführt. Diese Verbindungsarten wurden anhand einer Bewertung als beste Methode für die Verbindung ausgewählt. Diese Versuche dienen in der Arbeit auch dazu, dass damit die jeweiligen Sicherheitsfaktoren für die Verbindungselemente erarbeitet werden. Am Ende der Arbeit wurde die Schraubverbindung als geeignete Verbindung ausgewählt, da sie die besten Eigenschaften für dieses Problem aufweist.

Kunststoffe sind ein unverzichtbarer Bestandteil des heutigen Lebens. In jedem industriellen und privaten Bereich sind sie vertreten. In der Lebensmittelindustrie werden bevorzugt Kunststoffe als Verpackungen eingesetzt. Mehr und mehr Getränke werden ausschließlich in Kunststoffflaschen abgefüllt. Erfrischungsgetränke enthalten oftmals Kohlensäure und entwickeln dadurch einen flascheninternen Überdruck. Diesem muss die Polyethylenterephthalat-Flasche standhalten. Um die Belastungsgrenzen zu bestimmen, werden sie in verschiedensten Prüfständen bis zum Versagen getestet. Das Ziel der Arbeit ist es, einen bestehenden Berstdruckprüfstand, der einem Standard-Industrie-modell überlegen ist, weiter zu optimieren. Dafür wurde ein Konzept ausgearbeitet und umgesetzt. Der Inhalt war es, das vorhandene System von direkter Luftdruckbelastung auf indirekte Druckbeaufschlagung mit Wasser umzustellen. Dafür wurde ein Vordruckbehälter ausgelegt und installiert. Dieser ist mit Wasser gefüllt und Luft kann mit einem Kompressor eingepumpt werden. Somit wird der Druck von der Luft auf das Wasser übertragen und die Flasche wird mit dem fast inkompressiblen Medium geprüft. Damit werden die negativen Eigenschaften einer schlagartigen Luftentspannung eliminiert. Das bisherige Rohrleitungssystem wurde gewechselt, da es stark korrodiert war. Alle Teile, die mit Wasser in Berührung kommen, wurden durch Edelstahl ersetzt. Um das Konzept umzusetzen, wurden mehrere Ventile und andere Funktionsteile umpositioniert oder ausgetauscht. Enthalten sind unter anderem die Planung der benötigten Teile und Werkzeuge, sowie deren Einbau. Dem neuen Aufbau folgte eine Steuerungsanpassung. Einen Großteil dieser Arbeit nimmt der Informatikbereich ein. Ein passender Funktionsablauf wurde erarbeitet. Dieser wurde einprogrammiert. Die zu bearbeitenden Programmteile sind ausführlich beschrieben und nachvollziehbar dargelegt. Das Programm ist fehlerfrei funktionstüchtig. Eine Versuchsplanung und -durchführung ist enthalten. Die Kalibrierungswerte wurden ermittelt und dem Programm hinzugefügt.

Adaptive Mikrolinsen haben eine große Bedeutung für mobile Systeme, wobei besonders membranbasierte Mikrolinsen einen großen Verstimmbereich bei gleichzeitiger Robustheit gegenüber Umwelteinflüssen abdecken können. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine solche membranbasierte Mikrolinse vorgestellt, die mit einer integrierten Pumpeinrichtung arbeitet. Sie basiert auf dem thermo-pneumatischen Prinzip, wobei eine thermische Entkopplung zwischen der geheizten Struktur und dem optischen Pfad realisiert wird. Das System wird als hybrider Aufbau aus Keramik und Silizium entwickelt. Es wird hinsichtlich der Temperaturverteilung bei Leistungseintrag, der Verformung der Membran und der optischen Eigenschaften bewertet. Das Mikrosystem zeichnet sich durch ein großes Temperaturgefälle über der Keramik von der Heizstruktur zum optischen Pfad, einen gut ausgenutzten Verformungsbereich der Membran sowie durch gute optische Eigenschaften in einem großen Brennweitenbereich aus. Eine thermische Entkopplung durch räumliche Trennung zweier Strukturen in einem Mikrosystem ist demnach möglich.

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des Druckverlaufes bei der Stickstoffbeaufschlagung im Nitrohotfill-Prozess und die Auswirkung dieser Stickstoffbeaufschlagung auf Nitrohotfill-Flaschen der KRONES AG. Im Zuge des Ligtweighting für heißabgefüllte Getränke wurde ein neues Verfahren entwickelt, bei dem der entstehende Unterdruck nach Abkühlung des Füllgutes durch den Einsatz von flüssigem Stickstoff kompensiert wird. So wird eine inerte Atmosphäre im Kopfraum der Flasche aufrechterhalten. Im Gegensatz zu diesem Produktionsprozess werden die Untersuchungen der Flaschen im Labor mit Druckluft an Stelle von flüssigem Stickstoff durchgeführt. Diese Versuchsanordnung führt im Vergleich mit dem Produktionsprozess zu unterschiedlichen Ergebnissen. Mittels experimenteller Untersuchungen soll herausgefunden werden, woher diese Unterschiede kommen. Dafür werden die Druckkurven für die verschiedenen Prozesse aufgenommen und in den einzelnen Phasen des Prozesses analysiert. Durch diese Vorgehensweise soll für das Labor eine verbesserte Methode zur Druckbeaufschlagung entwickelt und umgesetzt werden. Alternativ wird ein Konzept für die Integration des N2-Injektors in den vorhandenen Testfüllstand entwickelt werden. Mittels Design of Experiments wird versucht, allgemeingültige Aussagen über den Nitrohotfill-Prozess zu erlangen und in Korrelationskurven festzuhalten. Dazu werden verschiedene Einflüsse wie PET-Material, Flaschengeometrie, Füllstandpegel, Abfüllgeschwindigkeit zwischen Beaufschlagung und Verschließen, Abfülltemperatur und Füllmedien untersucht.

In dieser Bachelorarbeit wurden die Grundlagen für eine Prüfmethode mit Hilfe von Druckstempeln an Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien erarbeitet, um durch diese Energieabsorptions-Kenndaten bestimmen zu können. Dafür wurden zunächst Vorversuche an Aluminiumschaum durchgeführt, um den Einfluss der Stempeldruckfläche und der Stauchungsrate auf die Messung zu analysieren, zusätzlich konnte die Prüfmethode genauer untersucht werden. Anschließend wurden Stempeldruckuntersuchungen an den Hybridmaterialien durchgeführt und die Energieabsorptionsfähigkeit bestimmt. Bei der Auswertung der Versuche zeigte sich, die gegenüber reinem Metallschaum erwartete, deutlich gesteigerte Fähigkeit der Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien, Energie durch plastische Verformung absorbieren zu können. Die Stempeldruckprüfung ist gut dafür geeignet, die speziellen Eigenschaften der Hybridproben darzustellen. Bei Anwendung der Methode werden die Proben allerdings nicht durch reine Druck-, sondern mit einer speziellen kombinierten Belastung gestaucht, wodurch die Vergleichbarkeit der Kenndaten eingeschränkt wird.

Im Maschinenbau und speziell in der Spritzgießtechnik, wo hohe Kräfte und gleichzeitig hohe Geschwindigkeiten gefordert sind, werden neben elektrischen Antrieben hydraulische Antriebskonzepte eingesetzt. Diese sollten die geforderten Ansprüche Maschinenproduktivität und besonders Energieeffizienz erfüllen und somit die Energieressourcen sichern. Mit Hilfe von Simulationsmodellen ist es möglich, Leistungs- und Energieberechnungen durchzuführen. In dieser Arbeit werden nach einem Einblick in die hydraulische Antriebstechnik verschiedene Antriebssysteme auf Simulationsebene dargestellt und mit Messungen verifiziert. Einen wesentlichen Anteil der Arbeit stellt dabei die Simulationsumgebung Virtuos dar, mit der die einzelnen Simulationen erstellt wurden. So werden die Antriebskonzepte Asynchronmotor mit Axialkolbenpumpe und Synchronservomotor mit Konstantpumpe beschrieben und mittels vorhandener Wirkungsgradkennlinien für den elektrischen Motor und die Hydraulikpumpe auf Simulationsebene erstellt. Mit den Simulationen ist es möglich, die Energieverbräuche in einem bestimmten Betriebspunkt bzw. über einen Spritzgießzyklus zu berechnen. Es lässt sich somit über einen Simulator der Leistungsverlauf eines Zyklus vor der Fertigung einer Spritzgießmaschine erstellen. D. h. es werden die existierenden Antriebskonzepte aus energetischer Sicht verglichen. Dank dieses Vergleichs kann eine Aussage über die Effektivität des jeweiligen Antriebskonzeptes getroffenen werden. Im Weiteren dienen die erstellten Simulationen zur vereinfachten Berechnung. Mit diesem können über die Eingabe zyklusspezifischer Parameter die Leistung und der Energieverbrauch ermittelt werden.

Die vorliegende Arbeit beschreibt ein Lösungskonzept für die Umsetzung eines Prüfstandes, dessen Aufgabe darin besteht, Erkenntnisse über Eigenschaften, wie zum Beispiel das Torsionsmodul, faserverstärkter Kunststoffprofile zu gewinnen und deren zugrundeliegende Parameter, wie etwa den Faserlagenaufbau zu verstehen. Der Prüfstand wird in eine vorliegende Peripherie integriert und eine Messkette impliziert, wobei ein automatischer Messablauf sowie eine entsprechende Datenausgabe verwirklicht werden. Weitestgehend wird in der Arbeit auf die Methodik und gleichermaßen auf die fachlichen Zusammenhänge bei der Entwicklung einer Maschine eingegangen. Als Ergebnis der Analyse der bestehenden Vorgaben und der folgenden eigenen Aufgabenpräzisierung und Funktionsanalyse werden zunächst erforderliche Gestaltforderungen und physikalische Lasten festgelegt sowie deren Bedeutung und Einflussparameter untersucht. Erforderliche Formeln und Funktionen werden hergeleitet und erklärt. Als Resultat der vorhergehenden Betrachtungen stehen ein theoretisches Konstrukt und eine Prinzipvariante für einen Torsionsprüfstand, die in der folgenden Arbeit mit einem 3D-Zeichenprogramm als finales Lösungskonzept umgesetzt werden. Dieses Konzept muss vorhergehend ermittelten technischen und wirtschaftlichen Bewertungskriterien genügen.

Im Fahrzeug- und im Flugzeugbau werden immer häufiger Faserverbunde eingesetzt. Der Einsatz von Faserverbundtechnologien hat viele Vorteile für die Industrie. Die Bauteile sind leicht und mechanisch belastbar. Aus diesen Gründen werden alle Faserverbundverarbeitungstechnologien verbessert, optimiert und zur Großserienproduktion vorbereitet. Es werden neue Produktionsmethoden entwickelt. In dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit der wichtigsten Fertigungstechnologien für duroplastische Verbunde (Niederdruck- RTM- Verfahren, Vakuum Assisted RTM- Verfahren, Hochdruck RTM- Verfahren, RIM/ PUR- Verfahren, Vakuuminfusion) und für thermoplastische endlosfaserverstärkte Verbunde (Verarbeitung von Organoblechen) untersucht und bewertet. Auf Basis des heutigen Standes der Technik werden passende Bewertungskriterien formuliert, eine entsprechende Bewertungsmethodik ausgewählt und weiterentwickelt. Mit Hilfe der Bewertung werden Aussagen getroffen, welche Technologien zur Großserienproduktion von Bauteilen, am besten geeignet sind. Nach der Wahl eines geeigneten Bewertungsprinzips wird versucht eine vergleichende Bewertung der Technologien auf Basis von konkreten, für jede Technologie typischen Bauteilen, durchzuführen. Danach werden eine mehrwertige Bewertung der Technologien, sowie eine Bewertung auf Basis qualitativer und quantitativer Bewertungskriterien durchgeführt. Am Ende der Bewertungsphase wird eine Schwachstellenanalyse durchgeführt, mit deren Hilfe die Schwachstellen der Technologien definiert werden. Es wird eine Untersuchung aktueller Forschungsansätze durchgeführt, um an erster Stelle zu bestimmen, wieweit die Schwachstellen der untersuchten Faserverbundverarbeitungstechnologien behandelt werden und welche Grenzen, Entwicklungsrichtungen und Entwicklungspotenziale die Technologien haben. In dieser Arbeit wird eine theoretische Prozessuntersuchung durchgeführt, um eine umfangreiche Informationsbasis zu beschaffen. Als Ergebnis der Arbeit wird eine Bewertungsmethodik entwickelt, mit deren Hilfe, Aussagen über die Leistungsfähigkeit der verglichenen Technologien und deren Entwicklungsrichtungen getroffen werden können. Es werden Aussagen getroffen, welche Technologien die leistungsfähigsten sind und zur Großserienproduktion in der Industrie geeignet sind und es werden die Entwicklungsrichtungen der Technologien definiert.

Die Augerelektronenspektroskopie ist eine hochempfindliche und zerstörungsfreie Methode zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung eines Stoffes. Durch die Detektion und Auswertung der ausgesendeten Elektronen können nur oberflächennahe Schichten untersucht werden, welche zuvor von Verunreinigungen befreit sein müssen. Anhand der elementspezifischen kinetischen Energien können die jeweiligen Augerpeaks identifiziert und eine Quantifizierung durchgeführt werden. Diese Arbeit untersucht neben Titannitride hauptsächlich das Materialsystem der Gruppe III-Nitride. Für die Quantifizierung der TiN-Proben wurde ein linearer Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Augerpeaks und der Konzentrationen angenommen. Für die Materialsysteme der Gruppe III-Nitride erfolgte die Quantifizierung durch die Methode der Elementempfindlichkeitsfaktoren mit der Erweiterung der Matrixkorrektur. Die gewählte Quantifizierungsmethode für das Titannitrid war eine einfache und intuitive Methode, da der von Stickstoff und Titan überlagerte Mischpeak ins Verhältnis zu einem reinen Titanpeak gesetzt wurde. Anhand zweier Standardproben konnten die vorhandenen Proben unbekannter Zusammensetzung auf diese Weise quantifiziert werden. Der Ablauf der Untersuchungen der Gruppe III-Nitride fand in folgenden Schritten statt: Für die Quantifizierung der Gruppe III-Nitride wurden zunächst die Messbedingungen festgelegt. Neben den Primärelektronenenergien von 10 keV und 20 keV wurden die konstanten Verzögerungsverhältnisse von 2 und 8 gewählt. Mit diesen Messbedingungen erfolgte danach die Bestimmung der Elementempfindlichkeitsfaktoren durch Messungen an den binären Gruppe III-Nitrid-Verbindungen. Nach den Messungen der Augerpeakflächen der drei ternären Gruppe III-Nitrid-Materialsysteme und der Anwendung der Matrixkorrektur konnten die Oberflächenkonzentrationen berechnet werden. Diese Ergebnisse wurden durch nichtlineare Kurven angenähert und die Anpassungsparameter bestimmt. Anhand der gemessenen Augerpeakflächen und der daraus berechneten Oberflächenkonzentration konnte so die unbekannte Konzentration im Inneren der Probe berechnet werden.

The demand and requirements for maintenance-free spherical plain bearings in todays machines are increasingly rising. The operational safety has to be ensured under the aspect of increasing requirements in terms of bearing strength or service life. For maintenance-free spherical plain bearings in high-performance variant, a sliding layer is used, which is applied by a special process to the outer ring. Its adhesive bonding must be ensured over the entire service life. This sliding layer is designed of a textile fabric that is embedded in a thermoset resin system. The adhesive bonding of the so-called prepreg to the outer ring is a critical property which is currently ensured by applying cost-intensive production processes. - Therefore, in this study the factors that guarantee a sufficient adhesion of the prepreg to the metallic substrate are examined and evaluated. The factors include on the one hand the properties of the substrate and on the other hand alternative resin systems and modifications of textile fabric liner. Especially the properties of the metallic surface have to be considered, since the adhesion of the fabric is mainly depending on the quality of manufactured substrate surface topography and the previous cleaning process. Furthermore, findings of this research are used for the verification of quality standards and to ensure adherence. Consequently possibilities to simplify the complex manufacturing process can be emerged. - To quantify the adhesion based on a DIN standard, the adhesive bonding is subjected to peeling and the required peeling force measured. In previous theses a conceptual model and a measuring system were developed. The determined results for various prepregs and different surface textures will be compared based on required peel force and the fracture pattern. - After evaluating the adhesive bonding between prepreg and substrate, the relevant parameters for the individual variants are identified. Based on these findings, an adaptation of todays standard process can be made and recommendations are derived for the bonding process.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema der Beeinflussung von paramagnetischen Ionen in wässrigen Lösungen durch magnetische Feldgradientenkräfte und ist Teil des Projektes "Manipulation von Ionenverteilungen in Glasschmelzen mittels magnetischer Feldgradientenkräfte". Dieses Themengebiet besitzt großes Potential für die Werkstofftechnik; so könnten mithilfe der magnetischen Feldgradientenkraft berührungslos Eigenschaften von Gläsern, wie z.B. Brechungsindex, Farbe, usw. während des Schmelzprozesses gezielt verändert werden. Dazu sollen zunächst sogenannte "kalte" Experimente mit Modellfluiden durchgeführt werden, mit denen das Verhalten von Glasschmelzen nachgebildet werden soll. Für die Versuche der vorliegenden Arbeit wurden aufgrund ihrer relativ hohen magnetischen Suszeptibiliät Lösungen mit Eisenionen gewählt, die einem inhomogenen Magnetfeld mit einer Flussdichte von B = 50mT ausgesetzt wurden. Hierfür wurde eine Positioniervorrichtung für die Glasmesszelle entworfen und praktisch umgesetzt. Dabei wurde die Wirkung der Feldgradientenkraft auf die Eisenionen in Abhängigkeit von Konzentration der Ausgangslösung, Verweildauer der Lösung im Magnetfeld und Art des Lösungsmittels beobachtet. Die Eisenionenverteilung in der Lösung wurde mittels UV-VIS Photometrie quantitativ bestimmt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen einer theoretischen Betrachtung bewertet.

In den letzten Jahrzehnten hat die Nutzung drahtloser Kommunikationstechniken rapide zugenommen. Auch in der Industrie und Medizin werden die hochfrequenten elektromagnetischen Felder zunehmend angewandt. Ob diese negative Auswirkungen auf biologische Organismen haben, wird in dieser Arbeit erörtert. Dazu werden aufbauend auf technischen, biologischen, gesetzlichen und wissenschaftlichen Grundlagen aktuelle Studien und veröffentlichte Fachartikel mit Beschränkung auf die nichtthermischen Effekte im Mikrowellenbereich (300 MHz bis 300 GHz) und unter Beachtung der verwendeten Untersuchungsmethoden bis zum Jahr 2000 zurück analysiert und anhand von Bewertungskriterien hinsichtlich der Risiken für Mensch und Umwelt beurteilt. Insbesondere die Wirkung der Mobilfunknutzung auf das Krebsrisiko, das Nervensystem und die Fertilität findet dabei Beachtung. Aus der Klassifizierung der Literaturergebnisse in bewiesene, wahrscheinliche, mögliche, unwahrscheinliche und nicht bewertbare Effekte ergibt sich ein mögliches erhöhtes Risiko für Hirn- und Speicheldrüsentumore bei langzeitigem bzw. intensivem ipsilateralem Mobiltelefongebrauch. Weiterhin sind aufgrund gefundener Effekte auf die Spermienbeweglichkeit Auswirkungen auf die Fertilität denkbar. Zudem wurde mehrfach ein möglicher Hörverlust hoher Frequenzen nach langzeitiger Handynutzung aufgezeigt. Methodische Mängel und fehlende Wirkmechanismen verhindern allerdings eine kausale Interpretation. Die Risiken für Mensch und Umwelt sind angesichts der bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse als gering einzuschätzen, weshalb eine Herabsetzung der Grenzwerte nicht nötig ist. Die Entwicklung von Absorbermaterialen zur Reduktion der Strahlenexposition könnte in Zukunft aber unumgänglich werden.

Die sogenannte dritte Generation von Biokunststoffen hat einen Entwicklungsstand erreicht, der es aufgrund verbesserter mechanischer Eigenschaften und eines niedrigeren Preisniveaus erlaubt, die als umweltfreundlich geltenden Materialien für technische Anwendungen zu nutzen. Mit Beschränkung auf Polylactide (PLA), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrate (PHB) und Celluloseacetate (CA) sind in dieser Arbeit Hersteller mit einer Jahreskapazität von über 3000 Tonnen zuzüglich deren Produkte aufgeführt, die sich zur Spritzgussverarbeitung eignen. Durch eine Produktauswahl, die nach Anforderungen der Automobilindustrie und der Spritzgussverarbeitung getroffen wurde, stellte sich heraus, dass die Polylactide die beste Bewertung erzielten und dadurch das größte Potential für technische Anwendungen besitzen. Von diesem Kunststofftyp wurden das Ingeo 3251D, 3051D und 3001D der Firma Nature Works anhand der Dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) und der Thermogravimetrischen Analyse (TGA) untersucht, um zur Optimierung der Verarbeitung Werte unter einheitlichen Prüfbedingungen zu erhalten. Des Weiteren standen der PLA-ABS-Blend V751-X53 von Toray Industries und das PHB P226 von Biomer für Versuche zur Verfügung. Insgesamt wurde Neben der Glasübergangs-, der Schmelz, und Zersetzungstemperatur die Wärmekapazität, die Dichte, sowie das Kristallisationsverhalten ermittelt und mit den Werten der Datenblätter verglichen, wobei die Werte größtenteils bestätigt werden konnten.

Mit einem Hochdruckkapillarrheometer lässt sich die Viskositätskurve einer Polymerschmelze ermitteln. Hierbei wird eine Polymerschmelze durch eine Kapillare gepresst und dabei der Druckgradient gemessen. Diese Viskositätskurve wird unter Anderem für die rheologische Auslegung eines Spritzgießprozesses benötigt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Inbetriebnahme und Erweiterung eines Hochdruckkapillarrheometers, welches an der TU Ilmenau vorhanden ist. Einen wesentlichen Anteil bei der Inbetriebnahme stellten die Arbeiten im Programmpaket LabVIEW dar. Verschiedene Sensoren, die für die Messwertaufnahme benötigt werden, mussten programmtechnisch integriert und angesteuert werden. Bei den ersten Probemessungen stellten sich konstruktionsbedingte Undichtheiten an einer Übergangsstelle heraus. Dieses Problem konnte mithilfe einer Kupferscheibe, die an dieser Stelle integriert wurde, behoben werden. Um den systematischen Fehler des Messgeräts zu eliminieren, wurde ein Konzept erstellt, wobei ein weiteres Rheometer für Referenzmessungen hinzugezogen werden soll. Die ermittelte Übertragungsfunktion wird zur Kalibrierung in die Auswertesoftware integriert. Durch konstruktive und softwaretechnische Anpassungen sind mit einem HDKR weitere Messverfahren möglich, wie die Messung der Strangaufweitung oder eines pvT-Diagramms.

In Computertomographen (CT) der nächsten Generation sollen CdTe/ CZT-Detektoren als direktwandelnde Halbleiterdetektoren eingesetzt werden, da hierdurch eine signifikante Dosisreduktion erreicht werden kann. Aufgrund von Kristalldefekten ist unter intensiver Röntgenbestrahlung jedoch eine Veränderung der Detektorantwort zu beobachten: Die röntgengenerierten Ladungsträger besetzen die Störstellen des Kristalls und erzeugen so eine Raumladung. Dies macht den Einsatz dieser innovativen Materialien in Computertomographen im Moment unmöglich, da eine veränderte Detektorantwort zu inakzeptablen Artefakten in der Bildgebung führt. Durch eine Vorbestrahlung mit infrarotem (IR) beziehungsweise sichtbarem (VIS) Licht kann möglicherweise eine Besetzung dieser Störstellen bereits vor Einschalten der Röntgenstrahlung erreicht werden. Dadurch wäre die Detektorantwort unter Röntgenbestrahlung zeitlich konstant und der Halbleiter somit für die Bildgebung einsetzbar. Im Rahmen dieser Arbeit werden CdTe/ CZT-Materialproben unter hohem Röntgenfluss charakterisiert. Vorher bzw. gleichzeitig erfolgt eine Beleuchtung mit IR/ VIS. Es wird dabei die Abhängigkeit der Detektorantwort von der Art der Beleuchtung untersucht. Des Weiteren sollen die Wellenlänge und die Intensität optimiert und eine ideale zeitliche Steuerung der Beleuchtung erreicht werden.

Diese Bachelorarbeit, im Auftrag der Firma Schmid Silicon Technology, untersucht die Möglichkeit des Aufschmelzens von Silizium mit dem ICP. Des Weiteren wird ein Optimierungsprozess der vorhandenen Parameter durchgeführt. Das Ziel ist es Siliziumpulver mit Hilfe des ICP aufzuschmelzen und in der schmelzflüssigen Phase zu bewahren. Dazu wird die Abhängigkeit der verschiedenen Parameter, wie Gaszusammensetzung, Plasmaleistung, Pulverdurchsatz und Sphäroidisierungsgrad analysiert und ausgewertet. Die Anpassung der Parameter erfolgt zum einen durch Veränderung der Anteile des Plasmagases, für höhere Plasmaleistungen und zum anderen durch die Variation der Pulverförderrate für die Beeinflussung des Sphäroidisierungsgrades. Des Weiteren wird eine Möglichkeit zum Aufwachsen von Silizium auf einem Graphitkörper gezeigt. Durch die Veränderung des Graphitsubstrates ist es außerdem gelungen das Silizium als Schmelze unter dem Plasmastrahl zu erhalten. Weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet könnten den Weg für ein neues und günstigeres Verfahren zur Siliziumproduktion beziehungsweise zum Recycling ebnen.

Mit Einführung der Fließbandfertigung, wurde die Automobilindustrie und damit auch Produktions- und Fertigungsabläufe revolutioniert. Höhere Ausbringungsmengen konnten durch exakte Prozessplanung, modernere, automatisierte Produktion und ein ausgeklügeltes Qualitätsmanagement realisiert werden. Die Autobauer entwickeln und montieren das Auto lediglich noch. Zulieferer produzieren die Bauteile und -gruppen und liefern sie just in time aus. So ist es unabdingbar, dass die Produktanforderungen der Bauteile klar und exakt zwischen den beiden Partnern definiert sind. Das Qualitätsmanagement sorgt durch stetige Kontrollen für die Einhaltung der vereinbarten Produktionsanforderungen. Dies spielt heute mehr denn je eine wichtige Rolle, da es bei mangelnder Qualität zu Rückrufaktionen kommen kann, die hohe Kosten verursachen und ein finanzielles Risiko darstellen. Wurde früher noch eine 100%-Prüfung vom Menschen durchgeführt, hält heute die moderne Automatisierungstechnik Einzug in diesen Bereich. Prüfvorrichtungen arbeiten unabhängig von Tageszeit und physischer Verfassung. Sie bewerten objektiv und schneller als der Mensch und nehmen ihm monotone Prüfaufgaben ab. Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit soll ein Konzept entwickelt werden, um ein Kunststoffverkleidungsteil eines Automobilzulieferers durch eine automatisierte Prüfvorrichtung zu kontrollieren. Ziel ist es, die korrekte Montage von acht Kunststoffclips am Verkleidungsteil zu prüfen und eine mögliche Konturabweichung an einer definierten Stelle festzustellen. Das Verkleidungsteil soll im Anschluss mit einer Markierung versehen werden, die den konformen Durchlauf des Teils durch die Vorrichtung bestätigt. Im Verlauf der vorliegenden Arbeit wird das Vorgehen zur Entwicklung einer automatischen Vorrichtung nach dem konstruktiven Entwicklungsprozess geschildert. Aufgaben und Anforderungen werden definiert. Technische Lösungsmöglichkeiten werden dargestellt und bewertet. Die Auswahl fällt auf das Schubladenschrank-System, das mittels Kamerasensor prüft. Dieses System wird im Anschluss technisch ausgelegt und konstruiert. Am Ende stehen die Realisierung der Vorrichtung und die Beobachtung ihres Betriebsverhaltens in der Produktion. Im Ausblick werden nochmals Stärken und Schwächen der entwickelten Vorrichtung dargestellt, sowie Anregungen und Perspektiven für Erweiterungsmöglichkeiten gegeben.

Im Fachgebiet Kunststofftechnik an der TU - Ilmenau werden in der Lehre, bei Praktika der Studenten und in der Forschung unterschiedliche thermoplastische Probekörper bzw. Bauteile benötigt oder verwendet. Die Herstellung erfolgt über das Spritzgießverfahren in speziellen Spritzgießwerkzeugen. Um das Spektrum an Kunststoffformteilen zu realisieren, werden unterschiedliche spezielle Werkzeuge benötigt. Eine kostenintensive Anschaffung mehrerer kompletter Werkzeuge ist die Folge. Der Ein- und Ausbau eines Spritzgießwerkzeuges in eine Spritzgießmaschine ist ein sehr zeitintensiver Vorgang. Deshalb wurde ein Werkzeug entwickelt bei dem die Formeinsätze manuell austauschbar sind. Dabei bleibt das Mutterwerkzeug (Grundwerkzeug) ohne die Formeinsätze zu jederzeit in der Spritzgießmaschine. Im Formeinsatz werden alle spezifischen Anforderungen der Spritzteile integriert. Die funktionelle Trennung vom Grundwerkzeug hat den Vorteil, das Auswerfer- und Angusssystem an das herzustellende Formteil angepasst sind. Die Gestaltung der Formeinsätze erfordert die Berücksichtigung der Anforderungen, die durch die Prozessparameter beim Spritzgießen erzeugt werden. Der reproduzierbare Spritzgießprozess bleibt auch nach einem Formeinsatzwechsel bestehen. Das Spritzgießwerkzeug wurde mit einem Formeinsatz für Probekörper konzipiert und konstruktiv für den Werkzeugbau bereitgestellt. Alle Randbedingungen für weitere Formeinsätze wurden berücksichtigt.

Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Oberflächenanalyse monokristalliner Siliziumwafer. Für die durchgeführten Versuche wurde ein Laserreflexionsaufbau erstellt. Ein Zusammenhang zwischen Oberflächenstruktur und Reflexionsbild wurde nachgewiesen. In Ansätzen wurde versucht eine mathematische Beschreibung des Reflexionsbildes bei variierender Oberflächenstruktur zu erstellen. Über die Schwankungen der aufgenommenen Messwerte ist versucht worden die Tauglichkeit als sinnvolles Messsystem abzuschätzen um die Oberfläche korrekt zu charakterisieren. Im angefertigten Messaufbau sind die Schwankungen so groß, dass eine genaue Analyse nur bedingt möglich ist und somit im Ausblick auf mögliche Verbesserungen eingegangen wird.

Die vorliegende Bachelorarbeit wurde von mir in Zusammenarbeit mit der BMW AG in München durchgeführt. Die Aufgabe der Arbeit bestand darin, eine Literaturrecherche und Analyse für die Grundlagen der Korrosion für den Anwendungsfall Dichtsystem auf Fahrzeugblende darzustellen. Desweiteren musste das Konstruktionskonzept Blende / Dichtung unter Berücksichtigung verschiedener Aluminiumlegierungen / -beschichtungen und Elastomerzusammensetzungen erforscht werden. Den praktischen Teil dieser Arbeit stellte die Abprüfung der unterschiedlichen Konstruktionskonzepte und Elastomerrezepturen in Standartkorrosionstest dar. Das Ziel war eine Aussage zum Korrosionsverhalten von Blenden in Abhängigkeit von den Inhaltsstoffen der Elastomerdichtungen zu treffen.

Beschleunigunssensoren gewinnen zunehmend an Bedeutung im Bereich der Consumer-Elektronik. Um abschätzen zu können, ob feldeffektbasierte Beschleunigungssensoren einen Vorteil gegenüber den heute marktüblichen Sensortypen haben, wird in dieser Arbeit deren Skalierungsverhalten untersucht. Ein feldeffektbasierter Beschleunigungssensor besteht im Allgemeinen aus einer federnd gelagerten seismischen Masse, welche gleichzeitig als Gateelektrode eines Feldeffekttransistors fungiert. Eine Bewegung der Masse aufgrund einer Beschleunigung führt zu einer Änderung des Stromes im Transistor und kann dadurch gemessen werden. Im Rahmen der Untersuchung wird zunächst ein analytisches Modell aufgestellt und anschließend durch numerische Simulation verifiziert. Darauf basierend folgt dann eine numerisch-analytische Untersuchung des Skalierungsverhaltens. Die Anforderungen orientieren sich dabei an einem marktüblichen kapazitiven Beschleunigungssensor. Mit einem heutigen Standardprozess, ergibt die Untersuchung eine mindestens erforderliche Fläche des Sensorkerns von 410æm x 300æm für einen triaxialen Beschleunigungssensor.