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Für das Fügen von Elastomerlagern mit einem Stabilisator nutzt die Mubea Fahrwerksfedern GmbH ein von ihnen patentiertes Verfahren, welches den Begriff MAT (Mubea Adhesion Technology) trägt. Der MAT-Prozess verbindet die bereits ausvulkanisierten und mit einem Haftvermittler beschichteten Gummilager stoffschlüssig in ihrer Randschicht mit der Stabilisatoroberfläche. Für diese sogenannte Postvulkanisation sind mehrere Teilprozess notwendig: die Beschichtung der Gummilager mit einem Haftvermittler, die Vorbehandlung der Epoxidharzbeschichtung, die Erwärmung des Stabilisators und das Verpressen beider Fügepartner. Die Oberflächenvorbehandlung wird in der Serie durch einen rotierenden Laser durchgeführt, welcher ein Muster in die Stabilisatoroberfläche strukturiert. Die Einbringung der für die Postvulkanisation notwendigen Wärmeenergie erfolgt durch induktive Erwärmung in den beiden Lagerbereichen. Die vorliegende Masterarbeit greift das Thema der Prozessanalyse und -optimierung auf. Hierzu werden statistische Versuche der beiden Teilprozesse Oberflächenvorbehandlung und Erwärmung durchgeführt. Vorab werden relevante Grundlagen erarbeitet und der Ist-Stand des MAT-Prozesses analysiert. Bei der Oberflächenvorbehandlung werden Versuche mit möglichen alternativen Verfahren (z.B. AD-Plasma, Silikatisierung) durchgeführt und mit den aktuellen Verfahren durch eine Haftungsprüfung verglichen. Die Versuche zum Induktionsprozess prüfen, ob eine niedrigere Frequenz aufgrund der höheren Eindringtiefe (Skin-Effekt) mehr Wärme im Stab speichert. Die Wärmeenergie wird indirekt über ein kalorimetrisches Messsystem bei drei unterschiedlichen Frequenzen (3 kHz, 10 kHz, 25 kHz) und zwei Magnetfeldkonzentratoren (Fluxtrol, Ferrit) gemessen. Bei den Versuchen zur Oberflächenvorbehandlung hat sich das AD-Plasma als besonders robustes Verfahren herausgestellt, da alle Proben die Mindestanforderungen der Haftungsprüfung selbst mit Schmutzeinfluss weit übertroffen haben. Der nächste Schritt ist die Anschaffung einer Plasmaanlage und Konstruktion einer Vorrichtung, damit weitere Untersuchungen automatisiert und seriennah mit ganzen Stabilisatoren durchgeführt werden können. Die Ergebnisse der Induktionsversuche haben gezeigt, dass eine höhere Eindringtiefe für die untersuchten Frequenzen nicht mehr Wärme im Stab speichert, aber die Temperatur im Querschnitt bei 3 kHz mit Fluxtrol gleichmäßiger verteilt ist. Es wird empfohlen, dass die neue Spule im Musterbau verbaut wird, um weitere Untersuchungen vorzunehmen (Kopplung mit Vulkanisation, Erwärmstrategie).

Als eine der größten regenerativen Energiequellen bietet der Wind ein riesiges Potential, das in Zeiten der Wende hin zu nachhaltiger und umweltverträglicher Energieproduktion ein wichtiges Standbein darstellt. Die Twin-Mikrowindkraftanlage B60 des jungen Unternehmens Anerdgy AG aus Zürich/Schweiz wird für die private Nutzung in urbaner Umgebung entwickelt. Insbesondere in diesem Einsatzgebiet muss ein durchgehend sicherer Betrieb einer Windkraftanlage gewährleistet werden. Dazu sind eine Begrenzung der Leistungsaufnahme sowie eine Notabschaltfunktion bei Unwetter und stürmischen/orkanartigen Windbedingungen unbedingt erforderlich. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird daher, zugeschnitten auf den B60, eine passive Leistungsbegrenzung konzipiert und in die Gesamt-Sicherheitsstrategie implementiert. Zu diesem Zweck wird zunächst der Stand der Technik in der Literatur aufgezeigt und Lösungsmöglichkeiten zur Leistungsregelung innerhalb einer Patenrecherche dargestellt. Im darauffolgenden Entwicklungsprozess werden die Anforderungen an die Konstruktion evaluiert, verschiedene Konzepte zur Begrenzung der Leistung auf der Prinzipebene ermittelt und miteinander verglichen. Auf der Basis von aerodynamischen Kraftbeziehungen am Rotorblatt erfolgt die Getriebesynthese und Auslegung des gewählten Kniehebelgetriebes. Im Anschluss wird der passive Pitch-Mechanismus zur Leistungsbegrenzung bis hin zum Technischen Entwurf konkretisiert und eine Prototypfertigung der Baugruppe mit der Anerdgy AG begonnen.

Für den Entstehungsprozess eines dynamisch beanspruchten Bauteils, insbesondere für die Entwicklung, ist es von besonderem Interesse die Lebensdauer eines Bauteils vorhersagen zu können oder das Bauteil so auslegen zu können, dass eine gewünschte Lebensdauer erreicht wird. Aus diesem Grund werden Dauerschwingversuche durchgeführt deren Belastungen, die im realen Betrieb wirkenden Belastungen möglichst genau widerspiegeln. Mit diesen experimentellen Untersuchungen wurden in der Vergangenheit die Parameter, die den Schädigungsprozess beeinflussen, erforscht. Einer dieser Einflussparameter, von dem noch keine klaren Erkenntnisse vorliegen, ist die Signalform. Um den aktuellen Kenntnisstand aufzuarbeiten, wird den experimentellen Untersuchungen eine Literaturrecherche vorangestellt. Dabei werden die beeinflussenden Parameter definiert und in fixe und variable Parameter untergliedert. Gleichzeitig erfolgt eine Einarbeitung in die Planung und Durchführung von Wöhlerversuchen. Nachdem die für diese Bachelorarbeit wichtigen Parameter erläutert wurden, werden Wöhlerversuche mit sinusförmigen und trapezförmigen Signalformen auf verschiedenen Belastungsniveaus durchgeführt. Mit diesen experimentellen Untersuchungen soll eine bereits bestehende Theorie bestätigt oder widerlegt werden. Diese Theorie beruht auf der Annahme, dass die integrale Fläche zwischen einer Grenzamplitude und der Signalform ein Maß für die Schädigung ist. Da zwischen den Signalformen Sinus und Trapez nicht nur die integrale Fläche, sondern auch der Lastanstieg unterschiedlich ist, werden weitere Wöhlerversuche mit trapezförmigen Signal durchgeführt. Bei diesen ergänzenden Versuchen wird bei sonst gleichbleibenden Parametern die Haltezeit der Maximalbelastung variiert. Durch diverse Auswerteverfahren werden die Versuchsergebnisse aufgearbeitet und in Form von Diagrammen und Tabellen dargestellt. Durch eine Diskussion der Ergebnisse sollen Zusammenhänge erkannt und neue Erkenntnisse erlangt werden, die einen Beitrag dazu leisten, den Einfluss der Signalform zu verstehen. Abschließend werden die neu erlangten Erkenntnisse zusammengefasst und ein Ausblick für die Zukunft gegeben. Dabei wird besonders auf Ideen eingegangen, die für die Fortführung der Versuche zur Erforschung des Einflusses der Signalform sinnvoll erscheinen.

Diese Arbeit befasst sich mit der Frage, inwieweit durch die Kombination der Wärmebehandlungsschritte der Draht- und Federnfertigung die mechanische Auslastbarkeit und die Lebensdauer von Schraubendruckfedern gesteigert werden können. Es wird ein analytisches Modell vorgestellt, welches die Berechnung von Temperatur – Zeit – Verläufen der Drahtvergütung ermöglicht. Anhand von Laborversuchen werden für jeden Teilprozess der Wärmbehandlung optimale Regime bestimmt, die Kenngrößen für die analytische Berechnung ermittelt sowie das Berechnungsmodell validiert. Verschiedene Einflussfaktoren auf die Gefügeausbildung des Drahtmaterials sowie die Auswirkungen aller Prozessabschnitte auf die mechanischen Eigenschaften des vergüteten Feder-stahldrahtes werden diskutiert. Es wird dargelegt, dass torsionsbelastete Federn aus optimiert hergestelltem Material einen deutlich gesenkten Setzbetrag sowie im Rahmen von Dauerschwingversuchen eine gesteigerte Lebensdauer im Zeitfestigkeitsbereich aufweisen.