Analyse der Füllstoffverteilung bei der Compoundierung von PP mit Basaltfasern und deren Einfluss auf die Bauteilqualität beim Spritzgießen. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Arbeit befasst sich mit der Füllstoffverteilung bei der Einarbeitung von Basaltfasern in Polypropylen und den resultierenden Auswirkungen auf die Bauteilqualität. Prozessparameter, die die Faserlänge und die Faserverteilung beeinflussen, werden identifiziert und analysiert. Anhand von Versuchen werden prozessparameterabhängige Modelle entwickelt, welche auf physikalische Größen abgeleitet werden sollen. Die Beurteilung der Bauteilqualität erfolgt über die mechanischen Kenngrößen E-Modul, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit. Für diese Kenngrößen werden Modelle zur Vorabschätzung der erreichbaren Eigenschaften in Abhängigkeit von Faserlänge und Faservolumengehalt ermittelt. Abschließend wird für das E-Modul ein Vergleich zu existierenden Modellen angestellt.
Anbindungskonzept für eine Karosserie-Strukturbaugruppe aus FVK an einen konventionellen Triebkopf. - 97 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In der Fahrzeugindustrie gewinnt der Leichtbau mit faserverstärkten Kunststoffen immer mehr an Bedeutung. Es wird ein neuartiges Karosseriekonzept für Reisemobile entwickelt. Ziel ist es, das zulässige Gesamtgewicht des Fahrzeuges soweit zu senken, dass es erstmals möglich ist eine Zulassung in der 3,5t-Klasse mit einer angemessenen Zuladung trotz in Fahrtrichtung längs angeordneter Betten zu erhalten. Aus diesem Grund wird der bestehenden Leiterrahmen des Basisfahrzeuges durch ein Chassis aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) ersetzt. Ziel dieser Arbeit ist die faserverbundgerechte Anbindung des GFK-Chassis an den bestehenden Triebkopf des Basisfahrzeuges. Es werden 2 funktionstüchtige Konzepte unter Verwendung der Hilfsmittel des konstruktiven Entwicklungsprozesses (KEP) ausgearbeitet. Die Grundlage bilden Recherchen zu gängigen Verbindungsverfahren von Kunststoffen und Metallen, sowie die Analyse von gesetzten Anforderungen an die Anbindung. Nach der Auswahl geeigneter Verbindungsverfahren werden diese überschläglich dimensioniert. Durch Versuche werden die Festigkeitswerte der Verbindungselemente und der Bauteile abgesichert. Mit Hilfe des Vergleichs von Versuchen mit den Versuchssimulationen wird die Aussagekraft der Simulation als Hilfsmittel zur konstruktiven Auslegung validiert. Die Ergebnisse werden in dieser Arbeit diskutiert und dokumentiert. Im Anschluss wird ein Ausblick über weitere Verbesserungsmöglichkeiten sowie Vorschläge zu weiteren Untersuchungen gegeben.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846561409helle.txt
Mechanismen der Entstehung von Welligkeit und Verzug bei der im Hinterspritzverfahren hergestellten Bauteilen. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
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˚C bis 80˚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.
Untersuchung der Prozessabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von Hochleistungsholzverbundbauteilen. - 74 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die Nachfrage nach konsequentem Leichtbau, als ressourcenschonende Technologie, steigt im Angesicht drohender Konsequenzen durch globale Erwärmung und der Erschöpfung fossiler Energieträger. Dies ist die stärkste Triebfeder der Entwicklung innovativer, leichter Materialien. Der in dieser Bachelorarbeit untersuchte Verbundwerkstoff wird aus niedrigviskosem Harz als Matrixkomponente, und Kiefernholzspänen als Faserverstärkung, im VARTM Verfahren hergestellt. Das Fasermaterial Holz zeichnet sich durch geringe Kosten und guter Umweltverträglichkeit aus. Von bisherigen Holzwerkstoffen unterscheiden sich Hochleistungsholzverbundwerkstoffe (HHKV) hinsichtlich des Fertigungsverfahrens, der Ausnutzung der Anisotropie und des Aufschlussgrades des Holzes. Durch gezieltes Ausnutzen der Anisotropie kann HHKV herkömmlichen Werkstoffen in Bezug auf Gewicht, Festigkeit und Steifigkeit überlegen sein. Ziel dieser Arbeit ist es, grundlegende Zusammenhänge zwischen Werkstoffauswahl, Verarbeitungsparametern und mechanischen Formteileigenschaften bei der Herstellung von HHKV zu untersuchen und zu bewerten. Ausgehend von bestehenden Normen zur Werkstoffprüfung konventioneller Holzwerkstoffe und Faserverbundwerkstoffe, werden Prüfmethoden zur Beurteilung mechanischer und physikalischer Eigenschaften von HHKV entwickelt. Mithilfe der DoE-Methode werden Parametergrenzen festgelegt und ein Versuchsplan erstellt. Die Umsetzung des Versuchsplans führt zu dreidimensionalen Formteilen, aus denen Probekörper entnommen werden. Besondere Beachtung erfahren dabei signifikante Radien- und Winkelbereiche. Die Probekörper werden bei mechanischen Prüfungen unidirektional in Faserrichtung geprüft.
Bestimmung des Verschleißzustandes von Spritzgießmaschinenkomponenten anhand von Betriebsdaten. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In dieser Arbeit werden Modelle für die Bestimmung des Verschleißzustandes von Komponenten einer Spritzgießmaschine entwickelt. Zunächst wird ein Überblick über die Funktionsweise und den Aufbau einer Spritzgießmaschine gegeben. Anschließend werden tribologische Systeme einer Spritzeinheit und in der Hydraulik betrachtet. Es werden Instandhaltungsstrategien und technische Umsetzungen einer Zustandsüberwachung dargestellt. Danach werden fünf Hauptverschleißkomponenten einer vollhydraulischen Spritzgießmaschine bestimmt. Das Verschleißverhalten und dessen Auswirkung auf die Maschinenfunktionen werden fürdiese Komponenten nachvollzogen. Für drei der Hauptverschleißkomponenten wird jeweils ein Modell, welches den Verschleißzustand erfasst, entwickelt. Zunächst wird eine geeignete Prüfmethode oder Messmöglichkeit ausgewählt.Daran anschließend wird die Umsetzung der Modelle an einer Spritzgießmaschine aufgezeigt und ein Überblick über mögliche Einflussgrößen auf das Modell gegeben. Für die Messwerterfassung wird keine zusätzliche Hardware an der Maschine benötigt. Es werden Rahmenbedingungen für die Anwendung der Modelle für die Zustandsbestimmung dargestellt. Die Modelle werden anhand von synthetischen Tests und Vergleichsversuchen validiert.
Fertigungsstrategien für faserverstärkte Bauteile aus verschiedenen Fasertypen. - 86 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
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.
Entwicklung und Bewertung von Konzepten zur Integration einer Holographiefolie in KFZ-Rückleuchten. - 129 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In der vorliegenden Masterarbeit wird die Integration holographischer Folien in KFZ-Rückleuchten betrachtet. Dabei werden zwei Verfahren, das Folienhinterspritzen und das Ultraschallschweißen, untersucht. Vor dem Einsatz der Verfahren werden die Folien nach Spezifikationen der Automobilindustrie auf ihre Funktionstauglichkeit getestet. Danach gilt es Konzepte zur Integration der Folie zu entwickeln und umzusetzen. Dabei wird zuerst die Verbundfestigkeit überprüft und deren Einflussparameter ermittelt. Auf Basis der Ergebnisse werden ausgewählte Kombinationen weitergeführt. Die nachfolgenden Versuche beschäftigen sich beim Hinterspritzen mit der Auswaschung. Diesbezüglich werden vorher Wirkmechanismen und Einflussgrößen identifiziert, deren Einfluss anhand von Versuchen erörtert wird. Hinsichtlich des Ultraschallschweißens muss die Welligkeit der Folien nach dem Fügen optimiert werden. Nach der Herstellung von Proben, die die vorgegebenen Toleranzgrenzen zur Beständigkeit des Hologramms nicht überschreiten, sind Bewitterungsprüfungen durchzuführen. Anschließenden werden die Ergebnisse und Fehlerbilder dokumentiert und analysiert. Darauf folgt eine Bewertung der Verfahren, durch die Gewichtung der einzelnen Verfahrensschritte und Ergebnisse, sowie der Fehlerbilder aus den Bewitterungsprüfungen. Anhand der Gegenüberstellung durch Bepunktung wird ein Vergleich der Verfahren ermöglicht und eine Empfehlung für die seriennahe Anwendung ausgesprochen. Zudem werden Maßnahmen zur Optimierung des Verfahrens gegeben.
Entwicklung eines Aktuators für ein Mechanotherapie-Gerät zur Rehabilitation der Handfunktionalität. - 39 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2015
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.
Konstruktion und Erprobung eines Werkzeugs zum Spritzprägen optischer Linsen. - 87 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2015
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.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/846379155briet.txt
Beeinflussung der Qualität optischer Spritzgießformteilen durch variante Verfahrensbedingungen. - 71 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Aufgrund der großen Gestaltungsfreiheit, kostengünstigen Herstellung und niedrigen Dichte haben durch Spritzgießverfahren hergestellte Kunststoffformteile riesiges Anwendungspotential im optischen Bereich. Um den Zusammenhang zwischen den Verarbeitungsparametern und der Formteilqualität herauszufinden und zu beschreiben, wird ein Prozessmodell als Ziel dieser Arbeit erstellt und durch zahlreiche Versuche verifiziert. Die Abformgenauigkeit, Molekülorientierung und Eigenspannung in Bauteilen dienen als Qualitätskriterien der Formteile. Neben den Prozessparametern: Einspritzvolumenstrom, Schmelzetemperatur, Werkzeugtemperatur und Nachdruck wird auch der Einfluss der Bauteildicke auf die Formteileigenschaften betrachtet. Außer der Bestimmung der Einflüsse der möglichen Faktoren werden diese Einflüsse noch physikalisch und prozesstechnisch erläutert.