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Zeitner, Maximilian;
Bewitterung von Flachglas mit Sanden als extrinsische Initiatoren der Alterung. - Ilmenau. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorliegende Arbeit wurde aufbauend auf die Erkenntnisse aus der Dissertation von Stephanie Reiß erstellt. Eines ihrer Themen war das Alterungsverhalten von Flachglas unter Einfluss eines natürlichen Sahara-Sandes. Ziel der vorliegenden Masterarbeit ist es, den Einfluss einzelner Sandbestandteile auf die Alterung der Glasoberfläche mit Hilfe von Klimaschrankversuchen bei 80 ˚C und 80 % r.h. zu evaluieren. Außerdem soll die Wechselwirkung zwischen Sandpartikeln und der Glasoberfläche untersucht werden. Die Bewitterungsversuche erfolgten mit einem kommerziellen Kalk-Natron-Floatglas. Als Sandvertreter wurden ein hochreiner natürlicher Quarzsand (SiO2> 99,9 Gew%), ein mit 1,1 Gew% Al2O3 verunreinigter natürlicher Quarzsand und ein Kalifeldspat-Sand mit 17,9 Gew% Al2O3 ausgewählt. Außerdem wurden drei Sahara-Sande aus verschiedenen Regionen Algeriens verwendet. Anhand einer Betrachtung der Ausscheidungen im Lichtmikroskop und ausgewählter Proben im Rasterelektronenmikroskop wurden die Erscheinungsbilder auf der Glasoberfläche charakterisiert und mit bisherigen Erkenntnissen verglichen. Außerdem wurden mittels Röntgenbeugung die kristallinen / mineralogischen Phasen auf der Glasoberfläche sowie die qualitative chemische Zusammensetzung der Sandvertreter untersucht. Zuletzt wurden die 7 Tage lang im Klimaschrank bewitterten Luftseiten mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie untersucht. Durch Argon-Sputtern wurden Tiefenprofile erstellt, um die Ionenaustauschprozesse in den obersten Glasschichten (bis ca. 60 nm) zu charakterisieren und die Auslaugung der Netzwerkwandlerionen (insbesondere Na+) und dem Zwischenoxidion Mg2+ zu beschreiben. Zusätzlich wurden anhand der XPS-Spektren der obersten Schicht die Na1s- und O1s-Zustände ausgewertet, um den Anteil an brückenbindendem und nicht-brückenbindendem Sauerstoff zu bestimmen und Aussagen über eventuelle Na-haltige Reaktionsprodukte (mit dem Sand oder Bestandteilen der Luft) zu treffen. Es entstanden in dieser Arbeit erste Ansätze zur Beschreibung des Einflusses bestimmter, definierter Mineralphasen natürlicher Sande auf die Diffusion von Netzwerkwandlerionen und Kristallisationsprozesse auf der Glasoberfläche. Es wurde nachgewiesen, dass schon ein geringer Gehalt an Al2O3 im Sand die Auslaugung von Na-Ionen in den obersten Glasschichten beschleunigt. Somit wurde bestätigt, dass Aluminiumverbindungen auf der Glasoberfläche eine andere Wirkung haben, als im Glas. Bei der Bewitterung ohne Sandeinfluss ist eine Na-Anreicherung an der Oberfläche festzustellen und es können sich Phasen durch Reaktion mit den Bestandteilen der Luft bilden, wie beispielsweise Carbonate. SiO2-reicher Quarzsand wie der IOTA-Sand führt zu einer um 30 % verringerten Anreicherung im Vergleich zur natürlich bewitterten Probe ohne Sandeinfluss.



Danziger, Robert;
Untersuchungen zum Kristallisations- und Deformationsverhalten hoch-SiO2-haltiger Gläser im System SiO2 - Al2O3 - CaO. - Ilmenau. - 83 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Im Titel sind "2" und "3" tiefgestellt

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit waren die Herstellung und Untersuchung von Aluminium- und Calciumoxid dotierten Glaskeramiken. Dabei sollte eine mögliche Route zur Stabilisierung der Hochcristobalitphase aus im Plasmaschmelzprozess erzeugten und danach definiert kristallisierten Gläsern beschrieben werden. Es wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung geeigneter Ausgangsgranulate durchgeführt und diskutiert. Dabei wurde ein geeignetes Sol-Gel-Verfahren für die Produktion von Granulaten mit den für die Stabilisierung notwendigen gleichmäßigen Dotandenverteilungen entwickelt. Die Glaskeramiken wurden hinsichtlich ihrer Kristallisationsparameter, thermischen Dehnung und Phasenanteilen untersucht. Es gelang dabei die Herstellung von Glaskeramiken mit deutlich reduzierter thermischer Dehnung im Phasenübergangsbereich und damit verbesserter Temperaturwechselbeständigkeit. In röntgendiffraktometrischen Untersuchungen wurde eine von Tiefcristobalit verschiedene Phase nachgewiesen. Offen bleibt die Einordnung dieser Phase als Chemisch Stabilisierter Hochcristobalit, Tridymit, oder andere unbekannte Phase.



Brandau, Benedikt;
Untersuchung von laserinduzierten Strahlenschäden an hochbrechenden optischen Gläsern. - Ilmenau. - 136 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Strahlenschäden bei hochbrechenden optischen Gläsern, die für Optiken in der Lasermaterialbearbeitung eingesetzt werden. Dazu wurden verschiedene optische Gläser mit grünen gepulsten Lasern bestrahlt. Es wurden Nano-, Piko- und Femtosekundenlaser verwendet, um den Einfluss der Pulsdauer zu untersuchen. Die Durchschnittsleistung der unterschiedlichen Laser wurde ebenfalls variiert. Die möglichen Folgen der Beaufschlagung mit Laserstrahlung wurden an einer Glassorte über Elektronenspinresonanz-Spektroskopie analysiert. Durch einen Vergleich mit der Literatur wurden potentielle Einflüsse identifiziert. Zur weitergehenden Untersuchung möglicher Folgen der Laserbestrahlung wurden die Glasbestandteile über Energiedispersive Röntgenspektroskopie und Röntgenfluoreszenzanalyse bestimmt, um Verbesserungs-potentiale aufzuzeigen. Durch die aus den Versuchen zur Haltbarkeit von Gläsern erhaltenen Messdaten können passende Gläser für Einsatzfelder in der Lasermaterialbearbeitung abgeleitet werden.



Bier, Lukas;
Untersuchung der Adsorption von Schichtsilikatpartikeln aus wässrigen Suspensionen auf galvanisch hergestellten Zinkoberflächen. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Diese Arbeit befasst sich mit der chemischen Delamination von Kaolinitpartikeln. Ziel waren vollständig delaminierte Kaolinitpartikel. Dieses Ziel sollte über die Schritte der direkten Interkalation mit Kaliumacetat, der indirekten Interkalation mit HEMA und der Polymerisation des in Kaolinit gebundenen HEMAs erreicht werden. Das Ergebnis der Experimente zur direkten Interkalation mit Kaliumacetat ergaben, dass mit steigendem Kaliumacetatgehalt auch der Interkalationsgrad [alpha] steigt. Ab einer Konzentration von 30 %-wt. Kaliumacetat wurde über röntgenografische Analysen eine nahezu vollständige Interkalation ([alpha] = 98 %) bestimmt. Die Einlagerungsdauer lag bei etwa 24 h. Die indirekte Interkalation mit HEMA wurde innerhalb von 6 Tagen ebenfalls erfolgreich durchgeführt und mit röntgenografischen Analysen verifiziert ([alpha] = 97 %). Die Polymerisation von HEMA mit dem Initiatorsystem aus Kaliumpersulfat und TEMED wurde außerhalb von Kaolinit erfolgreich durchgeführt. Eine Polymerisation des in Kaolinit interkalierten HEMAs konnte nicht erreicht werden. Es wird vermutet, dass der Grund dafür ein "Auswaschen" der HEMA-Moleküle durch das bei der Polymerisation verwendete Wasser ist. Eine Möglichkeit dieses Problem zu lösen, könnte eine deutliche Verringerung des Wassergehaltes sein, wodurch jedoch das Erreichen der HEMA-Moleküle, durch die von Kaliumpersulfat gebildeten Radikale erschwert wird. Weiter Experimente müssen folgen, um eine funktionierende Zusammensetzung zu bestimmen.



Heinrichs, David Benjamin;
Untersuchung der Topografie der Innenoberflächen von Glas- und PET-Getränkeflaschen im Mehrwegsystem. - Ilmenau. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2019

Das Mehrwegsystem leistet in in Deutschland einen entscheidenden Beitrag zur Nachhaltigkeit. Die Flaschen müssen im Mehrweg-Kreislauf hohen Ansprüchen genügen und unterliegen starken Beanspruchungen. Äußerlich sind diese durch so genanntes Scuffing sichtbar. Aber auch die Innenoberfläche ist im Laufe ihres Lebens unterschiedlichen Beanspruchungen ausgesetzt, sei es durch das Füllgut, die Lagerung oder die Reinigung. Bei dieser Arbeit wurden AFM-Untersuchungen an den Innenoberflächen von PET- und Glas-Mehrwegflaschen der Genossenschaft Deutscher Brunnen durchgeführt. Dabei konnten vor allem beim Glas Veränderungen der Oberflächen beobachtet werden, die nicht auf eine langfristige Degradation hindeuten. Sie lassen sich vielmehr so interpretieren, dass durch den Reinigungsprozess im Laufe der Zeit die Gelschicht auf Glas abgetragen wird und neue frische Oberflächenstrukturen entstehen. Dies geschieht über drei Stufen, der Lochentstehung, dem Lochwachstum, der Schichtauflösung. Für Aussagen zu PET-Mehrwegflaschen lieferten die Messungen keine aussagekräftigen Erkenntnisse.



Altendorf, Luisa-Marie;
Festigkeitssteigerung von Glaskapillaren für den Einsatz im tubulären Kontinuumsroboter. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Das Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung eines Operationsinstrumentes, mit dem es möglich wird, Gehirngewebe mit gebogenen Kapillaren auf gekrümmten Trajektorien zu durchqueren. Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz von Glas als Kapillarenwerkstoff und beschäftigt sich mit dem Biegeverhalten chemisch vorgespannter Kapillaren bestehend aus Borosilicatglas 3.3 und Thermometerglas I860. Mit Hilfe des Draw-Down-Prozesses wurden aus Preformen mit 3 mm Außen- und 1,6 mm Innendurchmesser, Kapillaren mit Außendurchmessern von 2 mm und Innendurchmessern von 1,6 mm erzeugt und im Anschluss chemisch vorgespannt. Für den Prozess des chemischen Vorspannens wurde ein geeigneter Versuchsaufbau entwickelt, mit dem die Proben in einer Kaliumnitratsalzschmelze für jeweils zwei, acht und 20 Stunden behandelt wurden. Es wurde ein geeigneter Vierpunkt-Biegeversuch konstruiert, mit dem die Durchbiegung der Kapillare und die dafür aufgewendete Kraft bestimmt wurde. Daraus wurden die mechanischen Kennwerte der Proben wie die maximale Biegespannung [sigma]_b, der Elastizitätsmodul E, die Biegedehnung [epsilon]_b und der Biegeradius Rb der Kapillaren vor und nach dem chemischen Vorspannen berechnet und vergleichen. Durch EDX-Analysen wurde die Einlagerung der Kaliumionen bestätigt und die Eindringtiefe der Kaliumionen auf 12 [my]m bestimmt. Außerdem wurde der Verlauf der Mikrohärte der Proben vor und nach dem chemischen Vorspannen untersucht. Schlüsselworte: Ionenaustausch, Chemisches Vorspannen, Vierpunktbiegeversuch, mechanische Eigenschaften



Caspari, Philipp;
Analyse und Optimierung des Pulverentfernungsergebnisses für den Post-Processing Bereich einer vollautomatisierten additiven Fertigunglinie. - Ilmenau. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

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.



Wessel, Janine;
Eine Studie zur ökonomischen Herstellung poröser Gläser unter Verwendung von PbO und Altglas. - Ilmenau. - 126 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Ziele der vorliegenden Arbeit sind die Entwicklung eines Recyclingverfahrens für bleihaltiges Altglas und die Senkung der Herstellungskosten von porösen Gläsern. Der Ansatz besteht in der Verwendung des Altglases als Rohstoff für die Produktion poröser Gläser. Ein Teil der Arbeit stützt sich auf die Projektarbeit von Paternoga, Hornemann und Gabriel \cite{Paternoga2019}, die die porösen Gläser mit bleihaltigem Altglas als Edukt hergestellten. In eigenen Experimenten erfolgte die Herstellung von porösen Vergleichsgläsern mit \ac{Pb3O4}. Die Masterarbeit stellt die Ergebnisse aus beiden Versuchsreihen gegenüber. Es wird einerseits die Abhängigkeit der Porentextur von der \ac{PbO}-Konzentration und andererseits von der Wärmebehandlung betrachtet. Zur Charakterisierung der Ausgangsgläser werden diese auf ihre Glasübergangstemperatur, Dichte und ihr Transmissionsverhalten untersucht. Mittels \ac{RFA} wird die Zusammensetzung der Proben bestimmt. Die porösen Gläser sind nach der Extraktion nicht bleifrei, haben aber einen um mindestens \unit[90]{\%} geringeren \ac{PbO}-Gehalt als die Ausgangsgläser. Es wird durch \ac{Hg} und \ac{REM}-Bilder gezeigt, dass die Poren mit steigender Wärmebehandlungstemperatur wachsen. Ein Zusammenhang zwischen \ac{PbO}-Konzentration des Ausgangsglases und der Porengröße wird nicht gefunden. Allerdings wird gezeigt, dass eine Änderung der Porentextur durch die Zugabe von \ac{PbO} eintritt.Es wird weiterhin gezeigt, dass sich für die Herstellung eines porösen Glases mit einer Ausgangs-\ac{PbO}-Konzentration von \unit[4]{Mol-\%} bei Verwendung des Altglases statt des \ac{Pb3O4} eine Rohstoffkostenersparnis von \unit[55]{\%} ergibt. Weitere Einsparmöglichkeiten liegen in der Energiekostenreduktion durch die voraussichtlich verringerbare Schmelztemperatur und -dauer. Des Weiteren wird aus den Extraktionslösungen \ac{PbI2} gewonnen, welches rohstofflich betrachtet gewinnbringend verkauft werden kann.



Schneider, Jonas;
Entwicklung und Charakterisierung von Multilayer-Faserbeschichtungen für Ceramic Matrix Composites. - Ilmenau. - 69 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Im Rahmen dieser Arbeit wurden Multilagen-Faserbeschichtungen auf Siliciumcarbid-Fasern für den Einsatz in Ceramic Matrix Composites (CMC) entwickelt und charakterisiert. Zum Aufbringen der Schichtsysteme aus Bornitrid-Siliciumcarbid (BN-SiC) und Bornitrid-Siliciumnitrid (BN-Si3N4) wurde eine nasschemische Beschichtungsroute gewählt. Zur Charakterisierung der Beschichtungssysteme wurden REM-Aufnahmen und chemische Analysen durchgeführt. Zusätzlich wurden sowohl Faserbündel, als auch Minikomposite, durch Zugversuche geprüft. Die Versuche für die Beschichtungsentwicklung können in zwei Versuchsserien untergliedert werden. Bei der ersten Versuchsserie zeigte sich, dass die Fasern häufig über die Beschichtung miteinander verbunden waren. Diese sogenannten Verbrückungen haben einen negativen Einfluss auf die textile Verarbeitbarkeit der Faserbündel. Dies zeigte sich auch in Faserbündel-Zugversuchen, in welchen die maximale Zugkraft durch die Verbrückungen verringert wurde. Aus diesem Grund wurde in der zweiten Versuchsvariante der Beschichtungsprozess angepasst. Durch Verringerung der Anzahl der Beschichtungen vor der Pyrolyse konnte die Schichtqualität verbessert werden. So wiesen die Proben der Versuchsserie 2 deutlich weniger Verbrückungen und Abplatzungen auf als Proben der Versuchsserie 1. Die Funktionalität der Faserbeschichtungen wurde durch Zugprüfung von Minikompositen untersucht. Die Minikomposite wurden über die chemische Gasphaseninfiltration (CVI) und die Polymerinfiltration und Pyrolyse (PIP) hergestellt. Für die Herstellung von Minikompositen über den PIP-Prozess wurde in dieser Arbeit ein Herstellungsverfahren entwickelt. Die CVI-Minikomposite wurden extern gefertigt. An den Bruchflächen der CVI-Minikomposite konnte der für CMC-Werkstoffe wichtige Faser-Pull-Out-Effekt nachgewiesen werden.



Chmara, Veronika;
Entwicklung eines Adernersatzes zur Bewertung des Expansionsverhaltens koronarer Stents hinsichtlich Homogenität und entstehender Gefäßverletzungen. - Ilmenau. - 57 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer schnellen, effizienten, reproduzierbaren und maschinell überprüfbaren Methode zur Beurteilung der Expansion von Stents hinsichtlich der homogenen vollständigen Entfaltung und der Quantifizierung des Drucks der Stege auf die Arterienwand. Die Abdrücke des expandierten Stents werden mit Artikulationspapier auf Parafilm farblich gekennzeichnet, mit dem Lichtmikroskop aufgenommen und mithilfe eines MATLAB Programms bewertet. Das Programm bereitet diese für den Bildvergleich vor. Das bearbeitete Bild wird anschließend mit dem Musterabdruck verglichen und hinsichtlich der Abweichungen bunt markiert, während Gemeinsamkeiten schwarz eingefärbt werden. Der Druck, der während der Expansion vom Stent auf die Arterienwand wirkt, wird mithilfe der drucksensitiven Kunststofffolie erfasst und mit einem berechneten Referenzwert verglichen. Der berechnete Referenzwert bei drei Metalldrähte liegt bei ca. 31,88 atm (= 3229,84 kPa).