Untersuchungen zum "Displaybonden" mit einer automatisierten Bondinganlage. - 70 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
In dieser Bachelorarbeit wird die Herstellung von KFZ-Klimabedienteilen mittels Optical-Bonding-Verfahren untersucht. Dabei handelt es sich um ein Klebeverfahren zur Herstellung von optischen Baugruppen mit dem Ziel, die Ablesbarkeit von Displays auch bei schlechten Umgebungslichtverhältnissen zu verbessern. Dafür müssen die Klebstoffe und die zu verklebenden Werkstoffe die gleichen Brechungsindizes besitzen und die Klebstoffschicht darf keine Luftblasen aufweisen. Die Verklebung muss im Einsatz starken Temperaturschwankungen aushalten ohne dabei zu versagen. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, müssen die Prozessparameter während der Fertigung genau definiert werden. Dazu wird zunächst das Optical Bonding beschrieben und der Prozess analysiert. Anschließend werden die theoretischen Grundlagen des Klebens sowie das Verhalten von Flüssigkeiten beim Auftrag auf die Klebeflächen erarbeitet. Ausgehend von der Theorie, die Verbundfestigkeit einer verklebten Displaybaugruppe über die Oberflächenbeschaffenheit der Fügepartnerwerkstoffe charakterisieren zu können, wird ein Versuchsplan zu Haftungsmessung der Verklebung erarbeitet. In diesem werden die Prozess- und Materialparameter gezielt variiert und so die, für die Verbundfestigkeit signifikanten Faktoren ermittelt. Dabei zeigt sich, dass hauptsächlich die Plasmabehandlung und die Fügepartnerwerkstoffe einen Einfluss auf die Festigkeit haben. Diese werden untersucht und daraus eine Einstellung für die Plasmabehandlung in Serienfertigung auf einer vollautomatisierten Bondinganlage entwickelt. Es werden zwei Klebstoffsysteme, Acrylate und Silikone miteinander verglichen. Daneben wird das Absetzen des Fügepartners auf den Klebstoff untersucht, mit dem Ziel, den Fügeprozess so einzustellen, dass sich keine Luftblasen in der Klebstoffschicht bilden. Daraus wird ein Parametersatz für die automatische Serienproduktion abgeleitet.
Temperatur- und Druckverhalten in einem Lochplattenwerkzeug einer UWG-Extrusionsanlage. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
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.
Entwicklung und Konstruktion eines Zuführbodens aus Kunststoff für eine selbstfahrende Erntemaschine. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
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.
Entwicklung, Bau und Erprobung eines Kühlrings für die Blasfolienextrusionsanlage "Blowmaster". - 163 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
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˚ 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˚, 45˚, 60˚, 90˚) 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˚ 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.
Charakterisierung der Einarbeitung von Naturfasern in Biokunststoffe. - 111 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Biokunststoffe werden wegen ihrer ungenügenden mechanischen Eigenschaften momentan nur beschränkt in der Technik eingesetzt. Die mechanischen Kennwerte von Biokunststoffen sollen durch das Einbringen von Fasern verbessert werden. Um das Prädikat "Bio" beizubehalten, werden Naturfasern verwendet. Dabei wird ein Biokunststoff und eine Naturfaser anhand verschiedener Kriterien ausgewählt und anschließend charakterisiert. Diese ausgewählten Materialien werden über den konventionellen Verfahrensweg miteinander verarbeitet. Dieser ist eine Kombination aus einer Standardaufbereitung und Spritzgießen. Es werden die erreichten mechanischen Eigenschaften der Prüfkörper gegenübergestellt. Dazu werden Zugversuche, Schlagbiegeversuche und Härtemessungen durchgeführt. Des Weiteren werden Faserlängen und -verteilungen sowie die Faser-Matrix-Haftung untersucht. Anhand eines zuvor aufgestellten Versuchsplanes werden die Verbundeigenschaften festgestellt und interpretiert um als Ergebnis Korrelationen zwischen den mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes und den in der Verarbeitung angewandten Prozessparametern aufzustellen.
Quantifizierung von Fehlstellen und deren Auswirkung auf die mechanischen Kennwerte von Faserverbunden. - 82 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Effizienter Leichtbau gewinnt nicht nur im Automobilbereich immer mehr an Bedeutung. Durch kürzere Zykluszeiten werden Faserverbundkunststoffe auch im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau immer gefragter. Mit Hilfe des RTM-Verfahrens lassen sich qualitativ hochwertige Bauteile herstellen. Während der Injektionsphase kann es jedoch zum Entstehen von Fehlstellen kommen, die Einfluss auf die Bauteilqualität haben. In dieser Arbeit soll der Einfluss verschiedener Fehlstellengehalte und Fehlstellentypen auf die mechanischen Eigenschaften charakterisiert werden. Dafür werden unter Variation des Injektionsdruckes unterschiedlich fehlstellenbehaftete Laminate erzeugt. Unter Verwendung der gültigen DIN Normen für faserverstärkte Kunststoffe erfolgt eine ausführliche Werkstoffprüfung mit Hilfe der thermischen Kalzinierung sowie des Zugversuchs. Nach dem Legen des Grundwissens folgt eine detaillierte Dokumentation der praktischen Durchführung. Abschließend werden die ermittelten Ergebnisse unter Betrachtung der wichtigsten Werkstoffkennwerte ausgewertet.
Eigenschaftskorrelation von Verfahrensparametern und Beadparametern für Bauteile aus Polyolefin-Partikelschäumen. - 115 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Die Herstellung von Bauteilen aus geschlossenzelligen Polyolefin-Partikelschäumen mittels des Formteilprozesses ist von einer Vielzahl an Einflussgrößen abhängig. Fehlende Erkenntnisse über Effekte und Zusammenhänge dieser Einflussgrößen begründen einen von hohen Ausschusszahlen und uneinheitlicher Prozessführung geprägten Prozess. Aus diesem Grund beschäftigt sich das im Rahmen dieses Projektes bearbeitete Thema mit der Entwicklung eines Prozessmodells zur Herstellung von Polyolefin-Partikelschäumen. Zu diesem Zweck wird zunächst ein theoretischer Überblick über das Schäumen von Kunststoffen, sowie den Formteilprozess gegeben. Im Anschluss wurde der Formteilprozess analysiert. Dabei wurden Prozess- und Materialparameter zusammengetragen und Zielgrößen zur Charakterisierung von Formteilen aus Partikelschäumen definiert. Anhand der aus der Prozessanalyse gewonnen Erkenntnisse wurde die Linearität der Zusammenhänge zwischen den Prozess- und Materialparametern und den Zielgrößen geklärt, sowie eine Wichtung der Prozess- und Materialparameter vorgenommen. Die relevanten Prozess- und Materialparameter wurden dann mit Hilfe eines statistischen Versuchsplans auf ihre Effekte und Wechselwirkungen auf die Zielgrößen untersucht, sodass im Anschluss für jede Zielgröße ein Prozessmodell entwickelt werden konnte. Mit Hilfe dieser Prozessmodelle ist es nunmehr möglich, Zielgrößenanpassungen und Parameterprognosen vorzunehmen.
Konstruktion und Auslegung einer FVK-LKW-Wohnkabine. - 99 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
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.
Vergleich dreidimensionaler CFK-Bauteile mit GFK-Bauteilen. - 67 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
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.
Untersuchungen zur Filterreinigung von Lamellenfiltern und konzeptionelle Entwicklung einer Reinigungseinrichtung für Bodenstaubsauger. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2015
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Reinigung von Filtersystemen in beutellosen Bodenstaubsaugern. Es sollen drei Reinigungskonzepte erarbeitet werden, die für zukünftige Entwicklungen der Firma Bosch Siemens Haushaltsgeräte vorgesehen sind. Die Reinigungskonzepte sollen das Filtersystem von anhaftenden Staubpartikeln befreien, damit die Saugleistung des Bodenstaubsaugers während des Betriebs nicht abfällt. Als Referenz wird das Konzept der Paddelreinigung verwendet. Ein erarbeitetes Reinigungskonzept ist eine Variante mit einem Elektromagneten, der den Filter in eine vertikale Bewegung versetzt. Bei dem dritten Konzept wird die Reinigungseinheit durch eine rotierende Unwuchtmasse in Schwingung versetzt. Die drei Konzepte sollen theoretisch betrachtet und experimentell auf ihre Reinigungsleistung untersucht werden. Die theoretische Untersuchung des Magnetreinigungskonzepts wird anhand von physikalischen Gleichungen durchgeführt. Beim Rotationsschwingungsreinigungskonzept soll mittels einer FEM-(= Finite-Elemente-Methode)-Simulation die Schwingfähigkeit der Reinigungsbaugruppe betrachtet werden. Zur Quantifizierung der Reinigungsleistung dient eine Volumenstrommessung. Mittels einer Entscheidungsmatrix sollen die Konzepte miteinander verglichen, eines der Konzepte ausgewählt und anschließend in eine kunststoffgerechte Konstruktion überführt werden.