SaPaDaBaMa (Studentische Arbeiten)

SaPaDaBaMas sind :

  • Studien-Arbeiten
  • Projekt-Arbeiten
  • Diplom-Arbeiten
  • Bachelor-Arbeiten
  • Master-Arbeiten,
 

also alle studentischen Arbeiten, welche im Laufe des Studiums durch den Studenten absolviert werden müssen. Im Laufe der Arbeit haben die Studenten die Möglichkeit, ihren Arbeitsfortschritt im Rahmen eines regelmäßigen Seminars (SaPaDaBaMa-Screen) zu präsentieren.

Die verfügbaren Themen sind nach Art der Arbeit, Themenfeld und methodischem Schwerpunkt übersichtlich zusammengefasst:

 

Themenliste des Fachgebiets

Übersicht über die SaPaDaBaMa-Termine im Wintersemester 2022/23

Liste der abgeschlossenen studentischen Arbeiten

Anzahl der Treffer: 263
Erstellt: Thu, 28 Mar 2024 23:06:41 +0100 in 0.0572 sec


Böning, Max;
Konstruktionsmethodik zur Überführung von Blechbauteilen zu Organoblechbauteilen. - Ilmenau. - 148 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die steigende Bedeutung des Leichtbaus in der Automobilindustrie bedingt, dass Bauteile aus konventionellen, metallischen Konstruktionswerkstoffen vermehrt durch leichtere Bauteile aus Faserkunststoffverbunden, wie beispielsweise Organoblechen, ersetzt werden. Bei Organoblechen handelt es sich um flächige, endlosfaserverstärkte Halbzeuge mit thermoplastischer Matrix, die sich im Thermoformverfahren zu dreidimensionalen, schalenförmigen Bauteilen umformen lassen. Die anisotropen mechanischen Eigenschaften und das komplexe Umformverhalten des Verbundes verlangen nach einem speziell auf sie abgestimmten Vorgehen bei der Auslegung und Dimensionierung der Bauteile. Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Masterarbeit eine Konstruktionsmethodik entwickelt, mit deren Hilfe bestehende Blechbauteile in Organoblech-Bauteile überführt werden können. Die neuen Bauteile sollen auf den bisher verwendeten Umformpressen hergestellt werden können. In einer Literaturrecherche werden zunächst die Umformmechanismen endlosfaserverstärkter Kunststoffe behandelt und bestehende Konstruktions- und Gestaltungsmethoden technischer Produkte analysiert. Der Prozessablauf des Thermoformens und der Aufbau der verwendeten Umformwerkzeuge werden präsentiert. Zum Vergleich werden Grundlagen des Tiefziehens metallischer Bleche vorgestellt. Anhand von Umformversuchen ausgewählter Geometrien erfolgt die Beschreibung des Drapierungsverhaltens eines mehrlagigen, gewebeverstärkten Organoblechs. Die in den Versuchen gewonnenen Erkenntnisse fließen in die entwickelte Methodik ein. Zusätzlich werden Versuche zur Funktionalisierung der Bauteile unternommen, bei denen das im Organoblech vorhandene Matrixmaterial zur Formung von Rippen und Schraubdomen genutzt wird. Abschließend wird die erstellte Methodik zur Gestaltung eines Probekörpers komplexer Geometrie verwendet und das für seine Herstellung benötigte Thermoformwerkzeug wird entwickelt.



Utz, Michael;
Simulation des Deformationsverhaltens hybrider Crashabsorber bestehend aus Aluminiumschäumen und faserverstärkten Thermoplasten. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Für den Einsatz als hybrides Crashelement wurde eine Materialpaarung von Aluminiumschaum, der im Spritzgussverfahren mit einem glasfaserverstärkten Thermoplast ummantelt wird, untersucht. Durch das hohe Energieabsorptionsvermögen des Aluminiumschaums und die guten mechanischen Eigenschaften des Kunststoffverbunds sollte ein Crashelement entwickelt werden, das bis zum Versagen hohe Belastungen schadensfrei ertragen kann und in einem Crashfall die kinetische Energie aufnehmen kann. In der Arbeit wurden die verwendeten Materialien hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften untersucht. Da insbesondere die Eigenschaften des faserverstärkten Kunststoffs zahlreiche Abhängigkeiten unter anderem von der Faserorientierung, der Verformungsgeschwindigkeit und der Faserlänge aufweisen, wurde versucht diese Abhängigkeiten aufzuzeigen. Dabei wurden die Messungen an spritzgegossenen Probekörpern durch Simulationen mit Digimat-FE unterstützt. In den Simulationen war es möglich die geometrischen Parameter der Fasern gezielt einzustellen, wie es bei spritzgegossenen Proben nur unzureichend ist. Die Materialeigenschaften wurden für diese Simulationen für die Kunststoffmatrix und die Fasern getrennt voneinander zugeordnet, so dass die Ergebnisse der Simulation die kombinierten Materialeigenschaften des Verbunds wiedergeben. Zuletzt wurde ein Simulationsmodell erstellt, in dem die zuvor betrachteten Abhängigkeiten für eine Crashsimulation berücksichtigt werden können. Dafür wurden die drei Softwarekomponenten Ansys LS-Dyna, Moldex, und Digimat verknüpft, um den Lastfall vollständig abzubilden. Mit Ansys LS-Dyna wird das mechanische Modell der Simulation erstellt, indem die Vernetzung durchgeführt wird und die Materialeigenschaften des Aluminiumschaums eingefügt werden. In Moldex wird eine Fließsimulation des Spritzgießvorganges durchgeführt, mit dem Ziel die lokalen Faserorientierungen im Bauteil zu bestimmen, um diese in der Simulation berücksichtigen zu können. In Digimat werden die Materialeigenschaften des verwendeten Verbunds hinterlegt und entsprechend der lokalen Faserorientierung auf das mechanische Modell übertragen. Die Auswertung der Simulationen erfolgt über die Analyse der resultierenden Spannungen und des Energieabsorptionsvermögen des Crashelements.



Richter, Bastian;
Analyse prozessbedingter Verkürzungen von Kohlenstofffasern in Schneckenmaschinen. - Ilmenau. - 160 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Der Erhalt der Faserlänge ist bei der Verarbeitung faserverstärkter Polymere auf Schneckenmaschinen von großer Bedeutung, da die resultierende Faserlänge im Formteil einen signifikanten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften besitzt. Während der Faserlängenabbau von glasfaserverstärkten Kunststoffen bereits umfassend in der Literatur dokumentiert ist, existieren bisher nur begrenzt veröffentlichte Untersuchungsergebnisse zum Einfluss der Herstellungsbedingungen auf die Längendegradation von langkohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten. Im Rahmen dieser Arbeit werden die zentralen Prozessparameter bis zum Austritt der Schmelze aus der Düse identifiziert und analysiert. Zudem wird die mechanische Beschädigung des unaufgeschmolzenen Granulats beim Passieren der Einfüllöffnung und während der Feststoffförderung untersucht. Der Einfluss der Schneckengeometrie auf die Faserlängendegradation wird bei drei unterschiedlichen Schnecken näher betrachtet. Die Erkenntnisse werden in ein mathematisches Modell überführt, welches basierend auf den zentralen Einflussgrößen eine Vorhersage der resultierenden mittleren Faserlänge am Düsenausgang ermöglicht.



Horn, Tobias;
Potentialanalyse zur Reduktion strömungsbedingter Schallemissionen von Belüftungssystemen in Fahrgasträumen. - Ilmenau. - 65 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die Bachelorarbeit befasst sich mit dem Thema der strömungsbedingten Schallemissionen in Belüftungsanlagen von Kraftfahrzeugen. Diese werden von den Insassen als störend wahrgenommen, weshalb die Bestrebung aufkommt, sie zu reduzieren. Hierbei werden der Luftkanal und der Mittenausströmer des BMW 7er G11 als Grundlage für die Untersuchungen herangezogen. Die Bauteile werden nicht im verbauten Zustand in einem Kraftfahrzeug akustisch vermessen, sondern auf einem Prüfstand in einem Akustik-Labor. Die Messungen werden mit einer Schallkamera aufgenommen, die sowohl den Schalldruckpegel ermittelt, als auch den Ort der Schallquelle bestimmt und graphisch anzeigt. Darüber hinaus wird auch der Massestrom der Luft sowie der durch die Veränderungen auftretende statische Druckverlust aufgenommen. Für eine akustische Optimierung wird eine Vielzahl von Maßnahmen entwickelt. Zum einen wird eine Strömungssimulation durchgeführt, die etwaige Turbulenzen in dem Luftkanal und dem Ausströmer offenlegt. Durch verbesserte Strömungseigenschaften kann gleichzeitig auch die Akustik verbessert werden, weil eine verwirbelte Luftströmung ungewünschten Schall erzeugt. Weiterhin wird der Mittenausströmer gründlich untersucht. Dieser emittiert je nach Lamellen- und Schließklappenstellung einen unterschiedlichen Schalldruckpegel. Um diesen zu senken, wird Vliesstoff im Inneren des Gehäuses des Ausströmers und an die Schließklappe angebracht. Eine weitere Maßnahme, die untersucht wird, ist ein aufgerautes Gehäuse des Ausströmers. Im originalen Zustand ist dieses sehr glatt. Durch das Aufrauen wird der Mittelrauwert der Oberfläche erhöht und bei einer Reflektion tritt eine breitere Streuung der Schallwellen auf. Außerdem können durch bestimmte Oberflächenrauheiten die Strömungseigenschaften positiv beeinflusst werden. Über diese Maßnahmen hinaus, die nur die vorhandenen Bauteile betreffen, werden noch zwei Zusatzbaugruppen untersucht, die die Schallemissionen der Innenraumbelüftung reduzieren. Beide Baugruppen werden anfangs ohne den Luftkanal und den Ausströmer auf dem Prüfstand getestet. Dabei ist zuerst ein Kammerschalldämpfer zu nennen. Er besteht aus zwei Querschnittssprüngen. Der erste verdreifacht die Querschnittsfläche der Strömung und der zweite reduziert diese wieder auf den ursprünglichen Wert. Außerdem werden die Auswirkungen verschiedener Abstände zwischen den beiden Sprüngen untersucht. Die unterschiedliche Größe der Expansionskammer wirkt sich auf die Schalldämmung aus. Weiterhin wird die Einlage von schallabsorbierenden Materialien mit dem Ziel der Verhinderung von Mehrfachreflektionen bei den Querschnittssprüngen experimentell validiert. Die zweite Zusatzbaugruppe, die im Rahmen dieser Bachelorarbeit entwickelt wird, erzeugt eine künstliche Umlenkung des Luftstroms. Ein Rohr mit derselben Querschnittsfläche wie ein Ausströmer wird konstruiert. Dieses enthält im Inneren eine helixförmige Führung, die sich über die komplette Länge axial um 180˚ verdreht. Über diese Führung werden verschiedene Vliesstoffe und andere schallabsorbierende Materialien in das Rohr eingebracht. Dadurch wird der vom Lüfter bereitgestellte Luftstrom aufgeteilt. Zusätzlich wird die Innenwand des Rohres ebenfalls ausgekleidet. Das hat den Hintergrund, dass die Moleküle der Luft, die als Ausbreitungsmedium für den Schall dienen, durch die Drehung der Helix vermehrt an die Wand stoßen. Durch die ausgekleideten Wände kann diese Tatsache für einen hohen Absorptionsgrad des Helix-Rohres ausgenutzt werden. Abschließend werden die ursprünglich einzeln untersuchten Maßnahmen zusammengeführt. Dabei wird aus den vorher erlangten Erkenntnissen, welche Maßnahmen am zielführendsten sind, eine Kombination gebildet. Die Zusatzbaugruppen werden zwischen den Luftkanal und den Ausströmer in das System integriert. Dieses wird zum Schluss erneut vermessen, um ein Gesamtergebnis zu erhalten. Es beinhaltet den Schalldruckpegel sowie den Massestrom und den Druckverlust, die sich einstellen.



Meyer, Felix;
Optimierung von Montagehilfsmitteln mit Oberflächenkontakt. - Ilmenau. - 68 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung von Montagehilfsmitteln mit Oberflächenkontakt, welche im Montageprozess der Daimler AG zum Einsatz kommen. Diese, aus Polyoxymethylen (POM) gefertigten Hilfen, verursachen regelmäßig Beschädigungen an den lackierten Oberflächen der Fahrzeuge. Die Folgen daraus sind aufwändige Nacharbeiten, welche mit zusätzlichen Kosten verbunden sind. Zudem ist die spanende Fertigung der Montagehilfen aus POM kostenintensiv. Ausgehende von dieser Problematik wird deshalb im Rahmen der Arbeit ein Alternativmaterial für POM gesucht, welches als Fertigungsmaterial für Montagehilfen herangezogen werden kann. Hierdurch sollen durch Montagehilfen hervorgerufene Oberflächenbeschädigungen an Fahrzeugen vermieden und Kosten bei der Herstellung der Hilfen gesenkt werden.



Wang, Jia;
Weiterentwicklung eines Dosiersystems für Inertgase im Schaumextrusionsprozess. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Die Herstellung von geschäumten Kunststoffbeads erfordert Kenntnisse über das Löslichkeitsverhältnis des verarbeiteten Materials. Das Lösen von Treibmitteln in einer Kunststoffschmelze wird von vielen Faktoren beeinflusst. Es ist daher wünschenswert, eine Beziehung zwischen der Löslichkeit und anderen Versuchsfaktoren zu gewinnen. In dieser Arbeit wird zuerst ein Inertgas-Dosiersystem für den Schaumextrusionsprozess entwickelt. Durch die Steuerung des Kohlendioxidmassestroms können die Löslichkeit von Kohlendioxid im Polypropylen mit anderen Prozessparametern wie Temperatur und Extruderdrehzahl in Korrelation gebracht werden. Basierend auf einer Literaturrecherche wurde eine Methode zur die Löslichkeitsbestimmung durch die Expansionsrate des geschäumten Polypropylens entwicklet. Daher wird die Expansionsrate des geschäumten Polypropylens in dieser Masterarbeit betrachtet, um die Löslichkeit von Kohlendioxid in Polypropylen unter verschiedenen Verarbeitungsbedingungen zu vergleichen und zu beurteilen. Anschließend wurde anhand der Versuchsergebnisse ein mathematisches Modell erstellt, um die Expansionsrate des geschäumten Polypropylens abzuschätzen. Dieses Modell ist nur für Berechnungen innerhalb eines bestimmten Versuchsumfangs geeignet und beurteilt nicht die physikalischen Eigenschaften von geschäumtem Polypropylen. Die Untersuchung der physikalischen Eigenschaften erfordert die Beobachtung der inneren Zellstruktur der geschäumten Polypropylenbeads, z. B. durch Rasterelektronenmikroskopie.



Traut, Björn;
Modellbildung zur Korrelation von Thermographie-Aufnahmen mit den mechanischen Eigenschaften von Formteilen. - Ilmenau. - 97 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das Abkühlverhalten von Formteilen im Spritzgießverfahren beeinflusst maßgeblich deren physikalische Struktur und somit auch die resultierenden mechanischen Eigenschaften. Daher ist es von großem Interesse genaue Kenntnis über das Abkühlverhalten zu erlangen, um mittels zielführend eingestellten Prozessparametern die Zielvorgaben mechanischer Eigenschaften einzuhalten und erweitern zu können. Das Ziel dieser Arbeit war es, durch den Einsatz der Infrarot-Thermografie Grundlagen für eine Korrelation der Temperaturverteilung der noch heißen Formteile mit deren Morphologie und Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften zu schaffen. Dieser Sachverhalt wurde an einem High-Density-Polyethylen dargestellt. Anhand einer Literaturrecherche wurden das Verhalten von Thermoplasten beim Abkühlen aus der Schmelze und die bislang bekannten Einflussgrößen auf die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften herausgearbeitet. Nach der Bewertung und Auswahl konkreter Einflussfaktoren erfolgte eine statistische Versuchsdurchführung, deren erfasste Zusammenhänge beurteilt und diskutiert wurden. Die dabei gewonnenen Daten wurden anhand einer Regressionsanalyse in ein mathematisches Modell überführt. Mit diesem Modell ist es möglich, die mechanischen Eigenschaften quantitativ auf Basis der Temperaturinformationen über den Abkühlvorgang vorherzusagen.



Einfluss der Prozessführung auf die Qualität spritzgeprägter Kunststofflinsen. - Ilmenau. - 134 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2019

Das Spritzprägeverfahren ermöglicht es bei idealer Prozessführung, Kunststofflinsen mit hoher optischer Qualität herzustellen. Aufgrund einer Vielzahl an zusätzlichen Parametern ist die Prozesseinrichtung komplexer als beim Spritzgießverfahren. Die Auswirkungen der Prozessführung auf die optische Qualität der Kunststofflinsen ist zudem unzureichend erforscht. Ziel der Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der Einstellparameter des Spritzprägeprozesses auf die optische Abbildungsqualität der Kunststofflinsen. Auf der Grundlage einer Analyse des Standes der Technik wird zunächst ein idealer Prozessablauf abgeleitet und am vorhandenen Versuchsaufbau verwirklicht. Dabei stellt sich die vollständige Ersetzung der Nachdruckwirkung, die im klassischen Spritzgießverfahren den Schwindungsausgleich ermöglicht, durch die werkzeugseitige Prägebewegung als Voraussetzung für eine Abgrenzung zum Spritzgießverfahren heraus. Vorversuche ergeben, dass die optische Qualität der Kunststofflinsen besonders von der Kompressionsphase beeinflusst wird, die durch die Parameter Prägekraft und Restkühlzeit bestimmt wird. Ein umfangreicher statistischer Versuchsplan untersucht den Einfluss der Parameter Prägekraft, Restkühlzeit, Prägespalt, Prägegeschwindigkeit und Einspritzgeschwindigkeit auf die optische Abbildungsqualität. Es schließt sich eine Modellbildung an, die eine direkte Beschreibung des Zusammenhangs zwischen den Einstellparametern und den optischen Qualitätsmerkmalen ermöglicht. Dabei zeigt sich ein dominierender Einfluss der Prägekraft, der einem quadratischen Verlauf folgt und ein optimales Einstellniveau aufweist. Um Erkenntnisse über die Auswirkungen der Beschaffenheit der Linsen auf die optische Qualität zu erhalten, werden Messungen der Abformgenauigkeit und der werkstofflichen Eigenschaften der Linsen durchgeführt, die eine Beurteilung des Einflusses der Prozessführung auf diese Kriterien ermöglichen. Bei einem abschließenden Vergleich der spritzgeprägten Kunststofflinsen mit spritzgegossenen Linsen mit angepasstem Betriebspunkt kann eine Verbesserung der optischen Qualität durch das Spritzprägeverfahren nachgewiesen werden.



Schäfer, Mario;
Gewichtsoptimierte Krafteinleitungselemente für Faserverbund-Rotorscheiben in Axialflussmaschinen. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Der Einsatz von Faserverbund-Werkstoffen in Rotorscheiben stellt einen Ansatz zur Reduzierung bewegter Massen in Axialflussmaschinen dar. In dieser Arbeit werden Konzepte zur gewichtsoptimierten Krafteinleitung aus der Faserverbund-Rotorscheibe in die Motorwelle aus Metall als Hybridverbund erarbeitet. Dabei werden ausgehend von der Untersuchung der Haftungsmechanismen über Scherversuche die Eigenschaften der stoffschlüssigen Verbindung beider Komponenten akquiriert, die in den Vergleich mit kraft- und formschlüssigen Konzepten mit einfließen. Es wird eine Berechnungsmethode entwickelt, mit der sich Hybridbaugruppen in ANSYS Workbench modellieren und hinsichtlich des Verbundversagens untersuchen lassen. Es werden Gestaltungsrichtlinien formuliert und Festlegungen für den Lagenaufbau getroffen.



Nüßlein, Jakob;
Ermittlung mechanische Eigenschaften endlosfaserverstärkter Kunststoffbauteile im Impul-Echo-Verfahren. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019

Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich damit, ungenutztes Potential der zerstörungsfreien Prüfverfahren, hinsichtlich Faserverbundkunststoffen, aufzudecken. Dabei wird ein möglicher Zusammenhang zwischen den vorhandenen mechanischen Kenngrößen eines orientierten Faserverstärkten Kunststoffes und dessen messbaren Ultraschallwerten ermittelt. Zu Beginn dieser Arbeit werden, im Rahmen einer Literaturrecherche, allgemeine Grundlagen dargestellt. Dazu zählen die verschiedenen Arten der Faserverbundkunststoffe, deren Eigenschaften und Herstellungsverfahren, sowie die Grundlagen zu zerstörenden und zerstörungsfreien Messmethoden der Kunststoffprüfung. Im Anschluss wird auf Basis dieser Grundlagen ein Versuchsplan aufgestellt. Es werden Prüfkörper mittels RTM Verfahren hergestellt, deren Eingangsparameter, wie der Faservolumengehalt, die Faserorientierung und die Dichte, variieren. Bei der zerstörungsfreien Impuls-Echo Prüfung werden die Ausgangsparameter Schallgeschwindigkeit und Schallschwächungskoeffizient ermittelt. Im Anschluss werden die mechanischen Kenngrößen, wie das E-Modul und die Zugfestigkeit bei einem Zugversuch bestimmt. Zum Schluss werden Ergebnisse der beiden Prüfungen, mit dem Ziel zum Ermitteln eines einfachen Modelles, analysiert und verglichen.