Entspiegelung von optisch unsymmetrischen Substraten am Beispiel von "low-e"-Glas. - 52 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist die Entspiegelung von "low-e"-Glas. Dabei sind gewisse Spezifikationen einzuhalten. Das als Substrat verwendete "low-e"-Glas gehört zu den Wärmeschutzgläsern und ist bereits einseitig beschichtet. Die Entspiegelung dieses Substrates ist besonders lohnenswert, da es durch die vorhandene Beschichtung eine erhöhte Reflexion besitzt. Das entspiegelnde Schichtsystem wird mittels Sol-Gel-Tauchbeschichtung hergestellt. Dies stellt eine Herausforderung bei der Entwicklung des Entspiegelungsdesigns dar, da auf beiden Seiten des Substrates die gleichen Schichten aufgebracht werden, während die einseitig vorhandene Wärmeschutzschicht verschiedene Ausgangszustände schafft. Dennoch soll eine entspiegelnde Wirkung für beide Seiten erzielt werden. Das geforderte Ergebnis kann folglich nur über einen Kompromiss in der Anpassung beider Seiten erzielt werden. Zu Beginn der Arbeit wurden zunächst die verschiedenen Eigenschaften des Substratglases ermittelt. Auf dieser Grundlage wurden Simulationen erstellt und deren Ergebnisse in die Praxis übertragen, was sehr gut gelang. Das gesetzte Ziel konnte dennoch nicht in allen Belangen erfüllt werden. Es wurde gezeigt, dass durch die gewählte Vorgehensweise das Ziel der gewünschten blauen Reflexionsfarbe nicht erreicht werden kann. Die Minderung der Reflexion gelang dagegen noch über das gesetzte Ziel hinaus, zusätzlich konnten für weitere aufgetretene Probleme Lösungsansätze aufgezeigt werden.
Optische Bewertung der Homogenisierungswirkung von Rührmethodenals Beitrag für die Optimierung von Glasschmelztechnologien. - 54 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012
Die vorgestellte Arbeit beschäftigt sich mit der ortsaufgelösten Bewertung von Inhomogenitäten im Auslauf eines Durchlaufmischers. Als Messgröße dient die Konzentrationsverteilung von in das Modellfluid eingebrachten Tracern, die optisch über ein 3D-Laserscanverfahren erfasst und quantitativ bewertet wird. Der den Bewertungen zugrunde gelegte Durchlaufmischer stellt das Modell eines Feederkanals dar, und kann sowohl mit einemmechanischen als auch elektromagnetischen Rührer betrieben werden. Zur Visualisierung des Mischungszustandes wird am Einlauf des Mischers eine mit Partikeln beladene Schliere eingebracht, die durch das jeweilige Rührverfahren in das Modellfluid eingerührt wird. Die Verteilung der Tracer nach den Rührvorgängen wird in einer Durchlaufküvette am Auslauf des Durchlaufmischers bestimmt. Dazu wird ein Linienlaser der Wellenlänge 660 nm schrittweise durch die Küvette verfahren und das an den Partikeln gestreute Laserlicht durch eine im rechten Winkel zur Einstrahlrichtung des Lasers angeordneten Kamera erfasst. Durch ein eigenentwickeltes Makro für das Bildverarbeitungsprogramm ImageJ werden die Partikelverteilungen in den erhaltenen Bildern der gesamten Messzelle bewertet und zur Mischgradbestimmung eingesetzt. Die Bestimmung der Homogenisierungswirkung bei unterschiedlichen Prozessparametern legt die Wirksamkeit bzw. die Grenzen des Verfahrens dar.
Farbveränderungen bei der Produktion von Behälterglas in Sonderfarben. - 84 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2012
Bei Sonderfarben für Gläser, die zwischen grün und braun liegen, treten Produktionsfehler auf, deren Ursache bisher nicht geklärt werden konnte. Diese schlierenförmigen Farbstreifen beeinträchtigen nicht nur die Ästhetik, sondern auch die automatische Inspektion von Mehrwegflaschen. Die Glasfarbe oliv ist besonders anfällig gegen Störungen des Redoxgleichgewichtes beim Schmelzprozess. Neben Scherbenverunreinigungen kommen andere Ursachen wie z. B. Verschiebung des Redoxgleichgewichtes von Eisen oder ungeeignete Gemengekomponenten für diesen Fehler in Frage. Durch Analyse der Fehler aus der laufenden Produktion, vergleichende Laborschmelzen und Probenahme an zugänglichen Stellen im Feeder werden die Fehlerursache und der Fehlerort eingegrenzt. In Laborschmelzen können bekannte Einflussgrößen getrennt und in Kombination durchvariiert werden. Aus diesem Grund wird bei den durchgeführten Laborschmelzen das unterschiedliche Schmelzverhalten von Gemenge und Scherben sowie der Einfluss unterschiedlicher Rohstoffe und Atmosphären untersucht. Zur Analytik werden neben visuellen Methoden auch Transmissionsmessungen, nasschemische Bestimmung des Redoxzustandes von Eisen und Schwefel und Elektronenmikroskopie mit energiedispersiver Analyse eingesetzt. Durch die vorliegende Arbeit werden Ort und Ursachen der Entstehung der braunen Schliere in oliv gefärbten Behälterglasflaschen eingegrenzt und Vorschläge abgeleitet, die zur vollständigen Klärung des Problems beitragen.
Funktionalisierung von Behälterglasoberflächen. - 90 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011
Inhalt dieser Arbeit ist eine Untersuchung von verschiedenen Beschichtungen, die auf Glas aufgebracht werden. Im ersten Teil geht es um Primer, die auf Mündungen von Glascontainern aufgebracht werden, um die Haftung von Siegelfolien zu verbessern. Im zweiten Teil geht es um Sol-Gel-Beschichtungen, die das Ablaufen von Lebensmitteln verbessern sollen. Dafür wurden Sol-Gel-Schichten erzeugt, untersucht und eine Berechnung der Oberflächenenergie wurde durchgeführt. -Kalknatronglas, -Beschichtung von Objektträgern mit unterschiedlichen Sol-Gel-Schichten und anderen Beschichtungen, - Kontaktwinkelmessung, Berechnung der Oberflächenspannung der Proben, Bestimmung des Abrollwinkels von verschiedenen Flüssigkeiten/Lebensmitteln, - Recherche zu möglichen Verbesserungen der Schichten durch Plasmabehandlung.
Einfluss magnetischer Feldgradientenkräfte auf die Verteilung paramagnetischer Ionen in wässrigen Fluiden bei Nutzung magnetischer Flussdichten B < 1 Tesla. - 42 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
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.
Bewertung der Wechselwirkungen hochfrequenter elektromagnetischer Felder mit biologischem Material anhand einer Literaturstudie. - 113 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
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.
Herstellung von Ti4+-dotierten hexagonalen ferritischen Dünnschichten durch HF Co-Sputtern. - 75 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 2011
Die Arbeit befasst sich mit der Herstellung von Ti4+-dotierten hexagonalen ferritischen Dünnschichten auf polykristallinem Aluminiumoxid-Substraten durch HF Co-Sputtern. Beschrieben wird die Herstellung eines segmentierten Targets mit der stöchiometrischen Zusammensetzung BaFe12O19. Um Ti4+-dotierte Schichten herzustellen wurde dieses mit TiO2-Streifen belegt. Der Hauptteil der Arbeit ist die Untersuchung der Struktur-Gefüge-Eigenschaften-Beziehung. Dazu werden die Ergebnisse von Untersuchungen mit XRD, REM, EDX, ICP-OES, GD-OES , VSM und Reflexionsdämpfungs-Messungen bewertet.
Konzeption von Strahlführungselementen für einen mikrooptischen Sensor. - 118 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich, einerseits mit der werkstofftechnologischen Optimierung der fotostrukturierbaren Gläser FS21 und Foturan und andererseits mit dem Design von Strahlführungselementen, auf Basis eines vorgegebenen Sensoraufbaus, in ein monolithischen Glasbauteils. - Die werkstofftechnologische Optimierung widmet sich der Erhöhung der IR-Strahlungsabsorption und der Erzielung eines feinkörnigen Gefüges der fotostrukturierbaren Gläser. Die Modifizierung, der einzustellenden Eigenschaften, fand über den Fotoformprozess statt. Anhand verschiedener experimenteller Methoden wurde der Einfluss der Belichtungsenergiedichte und der Temperzeit auf die einzustellenden Eigenschaften des Glases analysiert. Zum Erreichen eines feinkörnigen Gefüges wurde der Schwerpunkt auf ein einstufiges Temperregime mit einer Haltezeit bei der Keimbildungstemperatur gelegt. Dabei konnte zwischen der Transmissionsminderung der Plasmonenanregung des Silbers, der Kristallgröße und -anzahl einen Zusammenhang hergestellt werden. Aus der Erhöhung der Belichtungsenergiedichte und Temperzeit resultierende Gefügemodifizierung beeinflussen die Größe und Anzahl der Kristalle. - Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den Konzepten zur Integration einer Blendenfunktion und Strahlführungsfunktion sowie zur Herstellung solch eines monolithischen Glasbauteils. Mit der Optiksoftware ASAP konnten zwei Konzepte von Strahlführungselementen auf Basis eines vorgegebenen mikrooptischen Sensoraufbaus erarbeitet werden. Im Zuge einer Recherche wurde ein für den Fotoformprozess geeignetes Verfahren (Variation der Maskentransmission) für die Strukturierung in die Tiefe von fotostrukturierbarem Glas ermittelt. Die für die Strukturierung notwendigen Parameter, wie Belichtungsenergiedichte, Temperzeit und Tempertemperatur wurden bereits im ersten Teil der Arbeit ermittelt. In Verbindung mit den gewonnenen Parametern und der Variation der Maskentransmission konnte ein Konzept zur Herstellung eines mikrostrukturierten Glasbauteils erstellt werden. In der Optik wird großer Wert auf die Oberflächengüte gelegt. Zur Verbesserung der Oberflächengüte wurden abschließend Feuerpolitur-Versuche durchgeführt.
Korrosionsverhalten von Dichtungssystemen auf Fahrzeugblenden. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2010
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.
Untersuchungen zur Herstellung von Bariumhexaferritpulvern mit Co2+/Ru4+ -Dotierung. - 94 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2008
In dieser Arbeit wurde die Herstellung von Bariumhexaferritpulvern (BHF) mit Co2+/Ru4+ -Dotierung mittels der Glaskristallisationstechnik (GKT) im ternären System BaO-B2O3-Fe2O3 durch partielle Substitution des Eisenoxids im Gemenge untersucht. Ergebnisse aus der Fachliteratur und erste Untersuchungen weisen auf ein großes Potenzial von BHF mit Co2+/Ru4+ -Dotierung für die Absorption hochfrequenter elektromagnetischer Felder hin. Jedoch sind die Ergebnisse nicht reproduzierbar. Als Ursache wurden Entmischungen in der Schmelze vermutet. Ziel der Arbeit war es, diese Entmischungen zu charakterisieren, Möglichkeiten zur homogenen Flakeherstellung aufzuzeigen und dann die Zusammenhänge zwischen Schmelz- und Kristallisationsbedingungen sowie Eigenschaften der Co2+/Ru4+ -dotierten BHF zu bestimmen. Die Untersuchung der Schmelzprozedur zur Herstellung homogener Flakes wurde mittels der Variation der Schmelzbedingungen (Parameter) in der Sekundärschmelze: Haltedauer, mechanisches Rühren und Temperatur, durchgeführt. Zur Bewertung der Einflüsse der Parameter auf die Flakes- und Pulvereigenschaften wurden DDK-Analysen an den Flakes (Bewertung der Kristallisationsprozesse), chemische Analysen der Zusammensetzung mittels ICP-OES und Cerimetrie, Dichtemessungen, röntgenografische Analysen der Kristallphasen (XRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und elektromagnetische Messungen (VSM) durchgeführt. Die Röntgendiffraktogramme zeigen, dass die Flakes röntgenamorph sind. Das Kristallisationsverhalten der Flakes ist unabhängig von den realisierten Schmelzbedingungen. Flüssig-Flüssig-Entmischungen sind in den Flakes nicht vorhanden. Die ICP-OES und Cerimetrische Untersuchungen zeigen, dass die beste Homogenität in der chemischen Zusammensetzung ohne Rühren mit hoher Temperatur erricht wurde, aber der Ru-Anteil in den Flakes nur etwa 1/5 bis 1/4 des theoretischen Wertes beträgt. Nach Untersuchungen an den Flakes, konnten neue geeignete Prozessparameter für die Herstellung von homogeneren Flakechargen abgeleitet werden. Die Pulverproben weisen nur die Bariumhexaferritphase aus. Bei der Co2+/Ru4+ -Dotierung bleibt der Kristalltyp M erhalten. Mittels ICP-OES Untersuchungen wurde ermittelt, dass die Substitutionsraten der Pulver nahezu gleich sind. Das trifft auch für die Co/Ru -Verhältnisse in den Pulvern zu. Somit scheinen die unterschiedlichen Schmelzprozeduren nicht signifikant die chemische Zusammensetzung der Pulver zu beeinflussen. Nach REM Untersuchungen an den Pulvern und ICP-OES Untersuchungen an den Flakes wurde festgestellt, dass ein Kausalzusammenhang zwischen der Zusammensetzung in den Flakes und der Kristallgröße und -morphologie besteht. Die magnetischen Kennwerte der BHF waren nicht optimal. Das Verhältnis Ms/jHc ist kleiner im Vergleich zu alten Versuchen. Ursache sind die zu geringen Ru-Anteile in den Pulvern, die aus geringen Anteilen in den Flakes resultieren.