Entwicklung eines Konstruktionswerkstoffes für elektrische Antriebe mittels mittels simulativer Auslegung von eisenbasierenden Werkstoff-Zusammensetzungen. - Ilmenau. - 54 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Diese Arbeit befasst sich mit der Auslegung von Konstruktionswerkstoffen in elektrischen Maschinen. Als Konstruktionswerkstoff bezeichnet man hierbei Bauteile, die nicht aktiv am Betrieb eines Motors teilhaben. Zielsetzung der Arbeit war es Werkstoffe auszuwählen, die das magnetische Drehfeld von Elektromotoren durch eine Verringerung der Hystereseverluste in diesen Bauteilen möglichst nicht beeinflussen. Außerdem sollte herausgearbeitet werden, ob und wie gut sich die Werkstoffsimulationssoftware JMatPro für die Vorhersage magnetischer Eigenschaften eignet. Die Auswahl der zu untersuchenden Stähle erfolgte anhand von Datenblättern. Hierbei stellte sich heraus, dass austenitische Stähle mit einer relativen Permeabilität nahe Eins gute Voraussetzungen für die gestellten Ziele besitzen. Zusätzlich wurden weitere Stähle in die Auswahl aufgenommen, um die Software an verschiedenen Gefügearten zu testen. Zur Kontrolle der simulierten Ergebnisse wurden diese mit magnetischen Messdaten verglichen. Diese wurden an einem Gerät der Firma Metis durchgeführt, welches mit Ringkernproben arbeitete. Als Ergebnis stellte sich heraus, dass die austenitischen Stähle am besten für den Einsatz als Konstruktionswerkstoff im Elektromotor geeignet sind. Ihr einziger Nachteil zu anderen Stählen besteht hierbei in geringeren mechanischen Eigenschaften. Anhand der Ergebnisse aus den verschiedenen Simulationen wurde festgestellt, dass diese nicht an allen Stahlsorten mit den Messungen einhergehen. So war die Übereinstimmung bei ferritischen und martensitischen Stählen sehr hoch, bei austenitischen Stählen wurden jedoch Schwierigkeiten festgestellt. Durch eine noch exaktere Simulation könnten in Zukunft Kosten in der Entwicklung von Werkstoffen eingespart werden.
Herstellung und Charakterisierung dünner Schichten aus seltenerdendotierten Halbleitern mit großer Bandlücke. - Ilmenau. - 71 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
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.
Verschraubungsprüfstand zur Kappenmontage beim Verschluss pharmazeutischer Behälter. - Ilmenau. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
Die vorliegende Bachelor-Thesis befasst sich mit der Entwicklung eines Prüfstandes, der prozesstechnische und montagebedingte Einflussgrößen bei der automatisierten Verschraubung von Verschlusskappen quantitativ identifizieren kann. Hierfür soll das Messsystem so beschaffen sein, dass eine axiale und rotatorisch unabhängige, kraft- und drehzahlgeregelte Verschraubbewegung ausgeführt und aufgezeichnet werden kann. Der Startimpuls für die neue Konstruktion war durch die unzureichende Einstellbarkeit des alten Prüfstandes der Remy & Geiser GmbH begründet. Es war bisher nicht möglich definierte Krafteinstellungen sowie -messungen vorzunehmen. Außerdem gab es keine hinreichenden Möglichkeiten zur Einstellung von Drehzahlen und Drehmomenten. Dazu kam, dass die Reproduzierbarkeit der Verschraubungsparameter nicht zufriedenstellend war. Durch diese Ungenauigkeiten in der Messung konnte die Remy & Geiser GmbH nur beschränkt Analysen vornehmen, war somit nicht zufriedengestellt und beauftragte die Entwicklung eines neuen Prüfkonzeptes. Die erst Phase beschäftigt sich intensiv mit der Analyse der physikalischen Effekte während der Verschraubung. Hierfür wird ein Prüfplan konzipiert und umgesetzt, der die Quantifizierung der Effekte von Drehmoment, Kraft und Drehzahl auf die Verschraubungsqualität ermöglicht. Daraufhin erfolgt eine Ausarbeitung von Forderungen an ein neues Messsystem. Aus den Erkenntnissen wird ein neuer Prüfstand auf der Grundlage von Berechnungen und Messungen konstruiert, der die optimierte Messanordnung beinhaltet und steuert. Der entworfene Messstand ist ein effektives Ergebnis und kann durch weitere Abschlussarbeiten fortgesetzt werden.
Anpassung, Optimierung und Analyse des Zugversuches nach DIN EN ISO 6892-1 für warmumgeformte Mangan-Bor-Stähle als Bewertungskriterium für nachfolgende Anwendungen. - Ilmenau. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2017
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.
Untersuchungen zur Mischoxidsynthese von mit Ti substituierten Bariumhexaferritpulvern. - 74 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Mikrowellenabsorbierende Bariumhexaferritpulver mit verschiedenen Substitutionen wurden bereits mittels Glaskristallisationstechnik aus dem Dreistoffsystem BaO-B2O3-Fe2O3 hergestellt. Für großtechnische Herstellung von Ferritwerkstoffen ist allerdings der keramische Weg üblich. Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht den Einsatz verschiedener Rohstoffe und Sinterregime zur Mischoxidsynthese von mit Titan substituierten Bariumhexaferriten. Die Arbeit stellt eine Machbarkeitsstudie für diese Herstellungsroute dar und untersucht erste Parametervariierungen. Die hergestellten Pulver werden außerdem anhand ihrer statisch-magnetischen und Mikrowellen-Eigenschaften bewertet und mit denen aus der Glaskristallisation verglichen. Zusätzlich wird die Anwendbarkeit der Syntheseroute auf die Herstellung substituierter Strontiumhexaferrite getestet.
Beschreibung des Einflusses von Herstellbedingungen auf die Poreneigenschaften cellulose-basierter Schäume. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
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
Entwicklung einer vereinfachten Auslegungssystematik für Spritzgießmaschinen basierend auf Produktgruppen. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung einer vereinfachten Auslegungssystematik für Spritzgießmaschinen, die eine schnelle erste Konfiguration der zentralen Komponenten ermöglicht. Zunächst wird hierfür ein Überblick über die prozesstechnisch relevanten Materialeigenschaften und den Aufbau einer Spritzgießmaschine gegeben. Durch den analytischen Vergleich der derzeitigen Maschinenauslegung mit den verfahrenstechnischen Merkmalen beim Spritzgießprozess werden die Schwachstellen des aktuellen Konzeptes aufgezeigt. Darauf aufbauend werden einzelne mathematische Modelle überarbeitet und validiert und eine neue verfahrensgerechte Auslegungssystematik erstellt. Die Ermittlung der Anforderungen an die Spritzgießmaschine erfolgt dabei basierend auf den Produkteckdaten, den Abmessungen des Werkzeuges und dem Material. Mit Hilfe dieser Anforderungen erfolgt anschließend die Konfiguration der einzelnen Komponenten. Des Weiteren werden Produktkategorien gebildet, die eine eindeutige Zuordnung von Spritzteilen ermöglichen. Durch die Zugehörigkeit zu einer Produktgruppe können die Qualitätsanforderungen des Spritzteils und die Produktionsbedingungen bei der Auswahl der Maschine berücksichtigt werden.
Konzept einer Ausströmerdüse im Fahrzeuginnenraum zur Reduzierung des Öffnungs- und Schließgeräusches. - 140 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
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.
Viskositätsänderungen gefüllter Kunststoffschmelzen bei der Variation von Spritzgießparameter. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Materialverhaltens fasergefüllter Kunststoffschmelzen während der Verarbeitung im Aggregat der Spritzgießmaschine. Zu diesem Zweck wurden in einer Literaturrecherche die physikalischen Effekte bei der Verarbeitung von partikelgefüllten Kunststoffschmelzen analysiert. Es wurden auf die Viskosität, die Faserorientierung und -schädigung, sowie Misch- und Entmischungseffekte eingegangen. Die im Schmelzekanal herrschende Strömung wurde in ihre Grundströmungen zerlegt und anschließend ein Versuchstand konstruiert und gefertigt, der es ermöglicht, den Einfluss auf die Füllstoffe der Schmelze zu ermitteln. Im Rahmen der Konzeption fand eine Auswertung der Leistungsgrößen ausgewählter Spritzgießmaschinen statt. Für die Auswertung der Ergebnisse wurde eine geeignete bildtechnisch unterstützte Messmethode ausgewählt. In einem Modellansatz wurde der Einfluss der Prozessgrößen des Spritzgießens auf die Füllstoffe der Schmelze bestimmt. Zur Bestätigung dieses Ansatzes in einer anschließenden Arbeit wurde ein Versuchsplan aufgestellt.
Korrelation von Wandschubspannungen und Auswaschung beim Folienhinterspritzen. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
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.