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Geinitz, Veronika; Otto, Christian; Kletzin, Ulf
Drahtziehen ohne Bleibadpatentierung. - In: Draht, ISSN 0012-5911, Bd. 74 (2023), 4, S. 14-16

Michel, Florian;
Konzeption und Ausarbeitung eines Praktikumsversuchs zur Untersuchung der Anzahl der Reibstellen bei kraftschlüssigen Verbindungen.. - Ilmenau. - 48 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2023

In dieser Arbeit wird eine Vorrichtung zur Ermittlung der Anzahl der Reibstellen reibschlüssiger Schraubenverbindungen konstruiert. Dafür werden Kenntnisse zur Reibung zusammengetragen und eingeordnet. Einflüsse auf die Schraubenverbindung werden diskutiert. Die Quersteifigkeit einer Schraube wird mit Hilfe der beschreibenden mechanischen Gleichungen betrachtet. Ihr möglicher Einfluss auf die Anzahl der Reibstellen bildet den Anstoß dieser Arbeit. Um dies untersuchen zu können, wir ein Messprinzip erdacht, welches die bereits vorhandene Messtechnik nutzt. Durch systematisches Vorgehen wird zunächst ein technisches Prinzip der Vorrichtung entwickelt. Anschließend wird dieses konstruktiv umgesetzt. Das beinhaltet neben der Berechnung der Lasten und der Dimensionierung und Nachrechnung kritischer Bereiche die Anfertigung der zur Fertigung notwendigen Zeichnungen. Unter Berücksichtigung der konstruktiven Umsetzung wird abschließend ein Praktikumsversuch an dieser Vorrichtung ausgearbeitet.



Dietz, Christine;
Möglichkeiten und Grenzen additiver Fertigungsverfahren zur Herstellung von Federn aus Kunststoffen. - Ilmenau. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Die Verfahren der additiven Fertigung scheinen eine vielversprechende Antwort auf viele neuen Anforderungen eines sich ständig ändernden Marktes zu sein. Sie stellen ein höchst dynamisches aufstrebendes Feld dar und werden zunehmend über die Prototypenfertigung hinaus auch in der (Klein-)Serienproduktion eingesetzt. In der vorliegenden Arbeit wurde ihre grundlegende Eignung, Möglichkeiten und Grenzen für die Herstellung von Federn aus Kunststoff untersucht. Diese grundlegende Eignung der additiven Fertigung für die Herstellung von Kunststofffedern ließ sich hierbei feststellen, insofern die verfahrens- und werkstoffspezifischen Einschränkungen berücksichtigt werden. Es wurde ein Anforderungskatalog an additiv herzustellende technische Federn und eine Bewertungsmethode erstellt, welche die Eignung der Verfahren überprüft und den Anwender bei ihrer Auswahl unter Berücksichtigung von Art, Geometrie und Einsatz der Feder sowie verschiedener Prioritätensetzungen für die Wichtung von bspw. der Nachhaltigkeit, Bauteilqualität oder Verfahrenskosten, unterstützt. Die in dieser Bewertungsmethode abgedeckten Verfahren waren SLA und PolyJet, SLS und MJF, FLM und 3DP. Anschließend wurde in der Testphase eine Reihe an Testfedern verschiedener Geometrien und Arten aus PETG, PLA und TPC entworfen, gedruckt und eine Auswahl in statischen Versuchen auf ihr Federverhalten untersucht. Es wurde eine Reihe an Handlungs- und Gestaltungsempfehlungen abgeleitet, die Hinweise zu grundlegenden Eignung, Konstruktion und zum FLM-Druck verschiedener Federtypen aufführen. Beim Vergleich der gemessenen Federkennlinien mit zuvor auf Basis der durch die Hersteller gegebenen Werkstoff-Kennwerte simulierten Kennlinien ließ sich ein Zusammenhang feststellen. Im Vergleich mit konventionellen Federn mit vergleichbarem Bauraumbedarf und Gewicht konnten sie in den meisten Fällen größere Federraten erreichten. Die drei Werkstoffe wurden im Hinblick auf die Federrate, die Hysterese, das Relaxationsverhalten, die Bruchneigung, die plastische Verformung und Veränderung der Kennlinie über die Versuche und die Reproduzierbarkeit der Bauteileigenschaften in mehreren Drucken verglichen. PETG und PLA erreichten im Schnitt die besten Werte und TPC die niedrigsten.



Thein, Ludwig;
Untersuchung des Kontaktbereiches zwischen Faserverbundwerkstoffen (CFK) und Metallbauteilen in der Anwendung : werkstoffhybrider Hydraulikzylinder. - Ilmenau. - 107 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

In dieser Masterarbeit wird eine Untersuchung des Kontaktbereiches zwischen Faserverbundwerkstoffen (CFK) und Metallbauteilen in der Anwendung „werkstoffhybrider Hydraulikzylinder“ durchgeführt. Der Stand der Technik zu kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen wird dargestellt. Dieser beinhaltet Grundlagen zu Berechnungen, Versagensarten und -verhalten, der klassischen Laminattheorie und Dehnungsmessstreifen. Die Aufgaben- und Zielstellung der Arbeit wird daraufhin präzisiert. Aus funktionskritischen Parametern wird ein Anforderungsprofil für Hybridzylinder aufgestellt. Eine Vorbetrachtung zu den Versuchen mit den drei verschiedenen Probekörpern schließt sich an, dabei wird auf zu ermittelnde Werkstoffkennwerte, Geometrie und Dehnungsmessungen eingegangen. Ferner werden Berechnungen durchgeführt und ein Simulationsmodell für Hybridprüfkörper aufgestellt. Anschließend folgt die Versuchsdurchführung, welche die Herstellung der Probekörper, Prüfparameter und -ablauf und eine Qualitätskontrolle beinhaltet. Zudem werden Werkstoffkennwerte durch Zugversuche an Flachprüfkörpern und Rohrsegmentprüfkörpern ermittelt. Für die Untersuchung des Kontaktbereiches werden dafür konzipierte Hybridprüfkörper eingesetzt. In der Versuchsauswertung werden die Versuchsergebnisse dargestellt und bewertet. Die Auswertung der Hybridzylinder umfasst außerdem einen Vergleich zwischen gemessenen, analytischen und numerisch ermittelten Werten. Im Anschluss daran wird eine Anwendungsempfehlung aufgrund der ermittelten Ergebnisse zur Auslegung von Hybridzylindern in Bezug auf den Kontaktbereich gegeben. Zum Abschluss wird ein Fazit gezogen und ein Ausblick über weiterführende Möglichkeiten zur Fortführung des Themenbereiches gegeben.



Wendrich, Simon;
Einsatz additiver Fertigungsverfahren zur Herstellung von Federn aus metallischen Werkstoffen. - Ilmenau. - 120 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2023

Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeiten, technische Federn mittels additiver Fertigungsverfahren herzustellen. Dabei werden diese auf die Metallverarbeitung beschränkt. Dazu werden die Verfahren wie auch verschiedene Federtypen vorgestellt. Die Möglichkeiten, Chancen und Probleme der Verfahren werden aufgezeigt, und die Eignung für die Federherstellung bewertet. Darauf aufbauend wird eine Musterfeder konstruiert, und mit dem Verfahren Laserschmelzen gefertigt. Dabei ist der Ausgangspunkt der Konstruktion eine konventionell gefertigte Schraubendruckfeder. Ausgehend von den ermittelten Messergebnissen werden die Feder und das Verfahren bewertet. Durch die Erkenntnisse der Musterfeder können grundlegende Ausblicke für andere additive Verfahren beschrieben werden.



Sanchez Damas, Shwanne Kimberling;
FE–Simulation realer Pruefverfahren an gezogenen Draehten. - Ilmenau. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2023

Die Finite-Elemente-Simulation ist zu einem Schlüsselwerkzeug für die Analyse und Optimierung von Engineering-Prozessen geworden, da sie die Analyse einer großen Anzahl von Bedingungen zu relativ geringen Kosten ermöglicht. In dieser Arbeit wurde dieses Tool zur Analyse eines mehrstufigen Drahtziehprozesses sowie zur Durchführung von Zug- und Torsionsversuchen eingesetzt. Ziel ist es, verschiedene Verfestigungsmodelle für den Drahtziehprozess und Prüfverfahren zu evaluieren. Die Simulation des Zugversuchs wurde für den Draht nach jeder Ziehstufe durchgeführt und die Ermittlung der wichtigsten mechanischen Parameter automatisiert. Anschließend werden diese mit Messwerten verglichen, um die mit den unterschiedlichen Verfestigungsmodellen erzielten Ergebnisse zu analysieren. Ebenso werden die Schädigungswerte nach den Kriterien von Cockroft und Latham für den Drahtziehprozess, für den Zugversuch und die Gesamtschädigung im Draht nach jeder Stufe des gezogenen und geprüften Drahtes berechnet. Alle diese Verfahren wurden mit den verschiedenen ausgewählten Verfestigungsmodellen durchgeführt. Abschließend werden die erzielten Ergebnisse analysiert, die gewonnenen Schlussfolgerungen und die Projektion von Perspektiven für die zukünftige Forschung präsentiert



Petrich, Martin; Kletzin, Ulf
Auslegung von Druckfedern durch neu entwickelte Festigkeitsschaubilder verbessert. - In: Konstruktion, ISSN 0373-3300, Bd. 75 (2023), 3, S. 68-73

Für die Auslegung von zyklisch beanspruchten Schraubendruckfedern enthält die Norm DIN EN 13906-1 Goodman-Diagramme mit zulässigen Spannungen. Deren Ermittlung liegt Jahrzehnte zurück, weshalb die Norm im Vergleich zum heutigen Stand der Technik zu Ungenauigkeiten in der Federauslegung führt, die je nach Material größtenteils konservativ, teilweise aber auch kritisch im Betrieb sind. Um diese Unzulänglichkeiten zu überwinden, wurden die zulässigen Spannungen in einem Forschungsvorhaben mithilfe der 2020 erstmals erschienenen FKM-Richtlinie für Federn neu ermittelt, mit Schwingversuchen validiert und anschließend neue Schwingfestigkeitsdiagramme erstellt. Weiterhin wurde eine Übertragung der zulässigen Spannungen in den neuen Diagrammen auf andere, ähnliche Schraubendruckfedern entwickelt. Der Beitrag soll die Ergebnisse des Vorhabens zusammenfassen und einen Eindruck vermitteln, welche Einflüsse auf die Schwingfestigkeit nun berücksichtigt werden können, um mit besser passenden Schaubildern konkurrenzfähige Federn in kürzerer Zeit und mit weniger Versuchsaufwand nach dem aktuellen Stand der Forschung auszulegen.



Schleichert, Jan; Kletzin, Ulf
Langzeitkriechverhalten von Federstahldrähten in Schraubenfedern. - In: Draht, ISSN 0012-5911, Bd. 73 (2022), 3, S. 24-26

In einem Ende 2018 abgeschlossenen Forschungsprojekt (IGF 1899BR) wurden mathematische Zusammenhänge für das Kriech- und Relaxationsverhalten von Federstahldrähten und daraus gefertigten Schraubendruckfedern auf Basis von zweitägigen bis maximal zweiwöchigen Versuchen erarbeitet. Darauf aufbauend wurde im Nachgang exemplarisch das Langzeitkriechverhalten (etwa ein Jahr) von Federstahldrähten unter Torsionsbeanspruchung untersucht.



Dömel, Patrick-André;
Entwicklung eines Versuchsstandes für den Hin- und Herbiegeversuch für Metalldrähte in Anlehnung an DIN ISO 7801, jedoch mit konstanter Dehnung. - Ilmenau. - 154 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2022

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Konstruktion eines Versuchsstands für den Hin- und Herbiegeversuch von Metalldrähten nach DIN ISO 7801. Dieser wird als Vorrichtung passend zur im Fachgebiet vorhandenen Torsionsschwingmaschine entwickelt und nutzt ihren Motor als Antrieb. Abweichend zur Norm wird eine stufenlose Verstellbarkeit des Biegeradius umgesetzt, um bei der Durchführung des Versuchs unabhängig vom Drahtdurchmesser eine konstante Dehnung zu ermöglichen und dadurch die Vergleichbarkeit der Biegezahlen zu verbessern. Der Versuchsstand soll für hochfeste Seildrähte mit Durchmessern zwischen 0,8 und bis zu 4,0 mm geeignet sein. Die Arbeit umfasst die Erstellung einer Anforderungsliste, die Generierung verschiedener Varianten sowie darauf aufbauend die Wahl des technischen Prinzips mit notwendigen Dimensionierungsrechnungen für die einzelnen Bauteile und einzustellende Bedienparameter. Außerdem erfolgt die Erstellung eines Zeichnungssatzes und eine auf den erforderlichen Halbzeugen, Norm- und Kaufteilen sowie Fertigungsverfahren basierende Kostenrechnung.