Entwicklung einer Methodik zur Abschätzung des Ausgasungsverhaltens von Vakuumdämmstoffen. - 114 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2010
Ausgangspunkt dieser Arbeit war die Überlegung, das Einsatzgebiet von Vakuumisolationspaneelen (VIP) zu erweitern und diese in Systemen mit höheren Temperaturen (z.B. thermische Flachkollektoren) einzusetzen. Ausgasungen des Kernmaterials können den Vakuumdruck im Inneren vergrößern und werden durch steigende Temperaturen beschleunigt. Ein höherer Druck führt zu einer Steigerung der Gaswärmeleitfähigkeit und damit einer Verringerung der Dämmwirkung des VIP, in denen die Gaswärmeleitfähigkeit durch Evakuieren des Kerns normalerweise nahezu null ist. In dieser Arbeit wurden verschiedene Faserkernmaterialien bezüglich ihres Ausgasungsverhalten bei Erwärmung untersucht. Zur quantitativen Erfassung der Ausgasungen wurden die Proben im Vakuum während einer 24h-Heizperiode (Heiztemperatur 230˚C; mittlere Probentemperatur 160˚C) gewogen und somit die Ausgasungsmassen direkt gemessen. Um die qualitative Zusammensetzung der abgegeben Stoffe zu identifizieren, wurden die ausgegasten Stoffe zeitgleich mit einem Massenspektrometer analysiert. Mit Hilfe der Gaszusammensetzung ist eine Zerlegung des totalen Masseverlustes in gasartspezifische Masseverluste und mit ihnen die Umrechnung in Partialdruckänderungen möglich (Modell der idealen Gasgleichung). Diese Partialdrücke verursachen Änderungen der Gaswärmeleitfähigkeit je Gaskomponente, die in eine gesamte Änderung der Gaswärmeleitfähigkeit für das Gasgemisch umgerechnet werden können. Die Ergebnisse zeigen, dass die unbehandelten Materialien Ausgasungsraten zwischen 1 und 9 mg je g Probenmasse aufzeigen, wobei Materialien mit Bindemitteln die höchsten Masseverluste vorweisen. Die Gaswärmeleitfähigkeit des Gasgemisches ist jedoch nach Berechnungen bereits ab ca. 0,8 mg/g Ausgasungsmasse voll ausgebildet. Alle Ausgasungen sind vor allem durch einen hohen Wasseranteil bis zu 90% bei Binder freien Materialien gekennzeichnet. Der verbleibende Teil setzt sich aus H2 (ca. 2%), CO (ca. 4%) und CO2 (ca. 4%) zusammen. Enthält das Material Bindemittel, so sinkt der Wasseranteil der Ausgasungen auf ca. 40-50%. Hingegen steigt der Restanteil, der auf sich zersetzende Bindemittel beruht. Schlussfolgernd ist festzuhalten, dass die unbehandelten Materialien (vorzugsweise ohne Binder) definitiv eine Temperaturvorbehandlung mindestens zur Eliminierung von Wasser benötigen, um sie für "Hochtemperatur-VIPs" einsatzfähig zu machen.
Kleben von Gewindebolzen auf faserverstärkte Kunststoffe in automobilen Anwendungen. - 99 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
In der Automobilindustrie werden zunehmend Leichtbaukomponenten eingesetzt. Das Ziel sind weitere Energieeinsparungen. Der Einsatz von kohlefaserverstärkte Kunststoffverbunden (CFK) bietet dabei ausreichende Festigkeit und ein geringes Gewicht. Die Montage von CFK Bauteilen in Fahrzeugen erfordert neue Wege in der Verbindungstechnik. Dabei werden konventionelle, metallische Verbindungselemente klebtechnisch auf CFK Bauteilen aufgebracht. Es wurde nach einer Lösung gesucht, mit der sich Gewindebolzen auf CFK Bauteile kleben lassen. Die besondere Herausforderung ist, dies in industriellem Maßstab in produktionsbedingt kurzen Taktzeiten vollautomatisiert sicherstellen zu können. Hierfür ist eine Positioniertreue des Bolzens spätestens 10 Sekunden nach der Applikation erforderlich, nach 120 Minuten muss die geforderte Endfestigkeit erreicht sein. Diese Endfestigkeit darf unter Alterungsbedingungen im Klimawechseltest nicht signifikant zurückgehen. Diese Diplomarbeit untersucht auf dem Markt verfügbare Klebstoffe auf ihre Eignung als Bolzenklebstoff auf einem CFK Substrat. Erste Versuchsreihen wurden mit 16 Klebstoffen in Hinsicht auf eine grundsätzliche Eignung für die Positioniertreue und der damit in Verbindung stehenden Aushärtegeschwindigkeit durchgeführt. In einer zweiten Versuchsreihe, bei der die Anzahl der Klebstoffe auf 6 Materialien als Folge der Ergebnisse der ersten Versuchsreihe reduziert werden konnte, wurden die mechanischen Eigenschaften der aussichtsreichsten Klebstoffe in einer eingrenzenden Montagefestigkeitsversuchsreihe durch Zugversuch der hergestellten Verbindung ermittelt. In der abschließend durchgeführten vergleichenden Messung mit 3 Klebstoffen wurden die spezifischen Eigenschaften der Klebstoffe mit den höchsten Festigkeitswerten genauer bestimmt. Die Klebstoffe, welche die dabei besten Eigenschaftswerte erreichten, wurden einer Nutzwertanalyse unter den Gesichtspunkten Wirtschaftlichkeit, Festigkeit und Verarbeitungsprozess unterzogen. Darauf basierend konnte eine Empfehlung für ein heißhärtendes Polyurethanklebstoffsystem und ein Zweikomponenten-Methacrylatklebestoffsystem ausgesprochen werden, die beide gute Ergebnisse in allen bewerteten Kategorien mit geringen Streubreiten aufweisen konnten.
Prozessbedingte Interaktion zwischen Spritzgieß- und anderen Produktionsprozessen in Montagelinien. - 99 S. Ilmenau : Techn. Univ., Diplomarbeit, 2009
Auf Basis der Grundlagen des Spritzgießprozesses sowie der Gedanken der Lean Production wurden Fertigungsbereiche für Einspritzventile analysiert. Schwerpunkt war die Erfassung der Schnittstellen, der Puffer sowie die Instandhaltung. Durch die unterschiedliche Integration ergeben sich Stärken sowie Schwächen der einzelnen Konzepte. - Die Auswertung der Linienanalyse ergab, dass viele Gedanken der Lean Production beim Umspritzen berücksichtigt werden. Die Gestaltung des Materialflusses, die Nivellierung der Produktion, Schnellrüsten sowie das Visual Management sind in den Fertigungsbereichen umgesetzt. Probleme stellen derzeit die Einhaltung von 1-zu-1 Beziehungen sowie die Gestaltung der Bestände dar. - Durch die Integration in den Montageprozess können 1-zu-1 Beziehungen realisiert werden. Bei Poolfertigung, sowie Fertigung auf parallelen Anlagen, ist die Nachverfolgbarkeit schwierig. Auch der Konflikt mit den Beständen kann gelöst werden, indem sie definiert sind und so keine Verschwendung im Sinne der Lean Production darstellen. Durch eine Störungsanalyse kann der Sicherheitsbestand ermittelt werden, der für eine Prozessabsicherung notwendig ist. Bei der Gestaltung des Puffers ist auf einen geeigneten Materialfluss zu achten. - Anhand der Ergebnisse der Linienanalyse wurde ein Konzept für die Umspritzung erarbeitet. Durch den Einsatz kleiner Ladungsträger kann der Bestand in der Fertigung bei gleicher Funktion reduziert werden. Mit aktiver Kühlung kann der Bestand zusätzlich herabgesetzt werden. Das exakte Einsparpotential durch eine Kühlung muss aufgrund des komplexen Wärmeübertragungssystems durch Versuchsreihen ermittelt werden. Um den Bestand minimal zu gestalten, ist eine Kombination aus kleineren Werkstückträgern sowie einer aktiven Kühlung ideal. Der bei der Dimensionierung berechnete Bestand kann sich durch Optimierungen im Fertigungsprozess verändern. Daher ist eine regelmäßige Überprüfung des Bestandsoptimums notwendig. - Durch eine Berechnung der Bestände anhand der Störungscharakteristik kann eine Stabilisierung der bisherigen Prozesse erreicht werden. Um konstante Prozessparameter erzielen zu können ist es außerdem wichtig, dass der Mitarbeiter die Handlingsaufgaben während der Zykluszeit sicher erledigen kann. Nur so kann eine schwankende Zykluszeit bei regelmäßiger Teilezufuhr vermieden werden.