Studienabschlussarbeiten

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Michel, Max;
Konstruktion einer Aufstellvorrichtung der Schrottkübel im Stahlwerk Thüringen. - Ilmenau. - 81 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Diplomarbeit 2023

Diese Arbeit dreht sich um die Konstruktion einer Aufstellvorrichtung für die Schrottkübel im Stahlwerk Thüringen. Dabei geht es im ersten Teil der Arbeit um die allgemeine Vorbetrachtung zum Thema Vorrichtungen und die Recherche, welche Möglichkeiten es aktuell gibt, um schwere Lasten zu wenden. Anschließend erfolgt die Einführung in die Aufgabenstellung, bei der diese präzisiert und Ziele definiert werden. Der darauffolgende Abschnitt dreht sich um die Vorbetrachtung zum gegebenen Sachverhalt. Hier werden die Umgebungsbedingungen und die Anforderungen an die zu konstruierende Vorrichtung analysiert. Zudem wird der Schrottkübel untersucht, wobei die Abrollkurve untersucht und die Kinematik des Schrottkübels betrachtet werden. Im Folgenden wird ein Konzept für die Vorrichtung erarbeitet, welches durch eine Funktionsstruktur und Variationstabellen weiter aufgegliedert wird. Durch den morphologischen Kasten werden mehrere mögliche Varianten betrachtet, woraus im weiteren Verlauf die zugehörigen technischen Prinzipe erstellt werden. Diese erhalten anschließend eine Bewertung, wodurch eine optimale Variante bestimmt wird. Diese wird während der Entwurfserarbeitung weiter aufgeschlüsselt und mithilfe eines konkretisierten technischen Prinzips in eine geometrische Form gebracht. Darauf aufbauend wurden die technischen Zeichnungen erstellt und die notwendigen Berechnungen durchgeführt. Im letzten Teil der Arbeit wird ein Fazit zu den erhaltenen Ergebnissen aufgezeigt, sowie ein Ausblick, was der weitere Verlauf für die Vorrichtung bereithält.



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 Drähten. - 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



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.



Kara, Emir Hamdi;
Konstruktion und Inbetriebnahme eines Versuchstandes für den Hin- und Herbiegeversuch für Metalldrähte in Anlehnung an DIN ISO 7801. - Ilmenau. - 87 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Die Einsatzgebiete von Drähten sind heute sehr breit gefächert. und eines der wich-tigsten davon sind Stahlseile. Diese Seile werden in vielen verschiedenen Bereichen wie Minen, Ölquellen, Brücken, Kranseile, Turmdrehkrane, Aufzug, Schiffsseile, Angelseile eingesetzt. Es gibt bestimmte Werte, die bei der Herstellung dieser Drähte eingehalten werden müssen. Die Mindestbiegezahl aus diesen Werten ist in DIN EN 10264 - 1...4 angegeben. Die in DIN ISO 7801 angegebenen Biegeradius-Werte variieren je nach Durchmesser des Drahtes, und diese Biegeradius-Durchmesseränderungen wirken sich auf die Dehnung und damit auf die Biegezahl aus. Das Ziel dieser Studie ist es, ein System zu entwerfen, das die Dehnung von Drähten beim Biegeversuch mit unterschiedlichen Durchmessern (0,8-2 (4) mm) konstant hält. Vor Beginn der Konstruktion wurde eine Anforderungsliste für Teilaufgaben erstellt sowie eine Marktforschung durchgeführt. Dann wurden verschiedene Lösungen für Teilaufgaben gefunden. Diese Lösungen wurden mit den Lösungen in früheren Studien verglichen und verschiedene Kombinationen erstellt. Diese Kombinationen wurden untereinander bewertet und das System mit der höchsten Punktzahl wurde ausgewählt. Im letzten Schritt wurden alle Systemdetails gezeichnet. Zu kaufende Teile und alle zu verwendenden Teile sind aufgelistet.



Nikitin, Yegor;
Erweiterung und Verifizierung eines vorhandenen Excel-Tools zur Vorhersage des Setzbetrags von Schraubendruckfedern. - Ilmenau. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2022

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Fertigungsschritt Vorsetzen bei der Herstellung von Schraubendruckfeder und der Vorhersage des Vorsetzbetrages. Für die Berechnung wurde ein vorhandenes Berechnungsmodell in Form eines Excel-basierten Tools verwendet. Dieses Model wurde zum einen um Effekte der Geometrieänderung erweitert. Unter Geometrieänderungen versteht man Effekte des Windungsanlegens und der Federdurchmesseraufweitung. Weiter wurde das Excel-Tool für die Werkstoffklasse der nichtrostenden Stähle erweitert. Eine Besonderheit dieser Klasse ist ein nichtlinear-elastisches Materialverhalten. Um dieses Merkmal abzubilden, wurden zwei konkrete Materialien dieser Werkstoffklasse (1.4310 und 1.4568) untersucht. Für diese Materialien wurden Torsionsprüfungen mit ausführlicher Analyse der Spannungs-Schiebungs-Diagramme des Entlastungsvorgans durchgeführt. Aus diesen Diagrammen wurde ein Zusammenhang zwischen der maximalen Schiebung, bis zu der das Drahtstück belastet wurde, und der Form der Rücklaufkurven abgeleitet. Für die Berechnung werden wahre Spannungen anstatt Ingenieursspannungen verwendet. Die wahre Spannungs-Schiebungs-Kennlinie wird mit Hilfe der Ramberg-Osgood-Gleichung beschrieben. Das Berechnungsmodell wurde sowohl für Materialien mit als linear angenommenem Rücklauf als auch mit nichtlinear-elastischem Werkstoffverhalten ergänzt. Das Excel-Tool wurde sowohl durch einen Vergleich von Vorsetzbeträge auf Basis von FEM-Simulationen als auch über Versuchsergebnisse aus Vorsetzversuchen verifiziert.



Wehr, Philipp;
Optimierung der Welleninnenbeölung für Doppelkupplungsgetriebe in gewichtsoptimierten Wellen. - Ilmenau. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021

Um den Vorgaben des Gesetzgebers gerecht zu werden und den Erwartungen der Kunden zu entsprechen, steht die Automobilindustrie ständig vor neuen Herausforderungen. So ist es das Ziel, mit dem derzeit in der Entwicklung befindlichen Doppelkupplungsgetriebe 8F-eDCT von Mercedes-Benz die Verlustleistung des Vorgängermodells zu minimieren. Um auf dieses Ziel hinzuwirken, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein verlustleistungsoptimiertes Schmierkennfeld entworfen. Dieses Kennfeld für das neue getriebeeingangsdrehzahlunabhängige Pumpensystem soll sich an dem alten teilautonomen, an die Antriebsdrehzahl gekoppelte Schmiersystem ausrichten. Hierzu werden Messdaten aus Versuchsfahrten und Prüfläufen hinsichtlich Schmierölmengen analysiert, um relevante Beölungszustände zu bestimmen. Die gesammelten Erkenntnisse werden in einem Kennfeldentwurf festgehalten. Dieser Entwurf wird im Rahmen der laufenden Entwicklungsaktivitäten weiter geprüft. Zusätzlich werden Untersuchungen angestellt, bei denen das Potenzial von Leichtbauwellen genauer untersucht wird. Hierzu werden Prinzipversuche auf einem Prüfstand mit eigens angefertigten Prüfwellen durchgeführt. Die radialen Schmierbohrungen der Welle werden mittels angefertigten Drosseln variabel gestaltet, sodass verschiedene Querbohrungsvariationen abgeprüft werden können. Zusätzlich werden noch weitere mögliche Einflussfaktoren auf die Welleninnenbeölung, wie bspw. Drossellänge untersucht und bewertet. Die Versuchsauswertungen zeigen, im Vergleich zu den Voruntersuchungen mit der in Serie befindlichen Welle des 8F-DCT, bis auf die Gewichtseinsparung, keine Verbesserung durch die Leichtbauwelle. Für einen finalen Konstruktionsvorschlag bzgl. der Wellenkonfiguration bedarf es noch weiterführende Untersuchungen und Messungen. Für genauere Aussagen bezüglich des Beölungsverhaltens der Leichtbauwelle sollten Untersuchungen mit ggf. mehr Messtechnik durchgeführt werden. Die Ergebnisse fließen in die Entwicklung des Doppelkupplungsgetriebes mit ein.