Optimierung des Trommelwechsels an Reifenaufbaumaschinen durch konstruktive Umgestaltung der Flanschverbindung. - 79 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Im Reifenherstellungsprozess werden Reifenrohlinge an Reifenaufbaumaschinen gefertigt, indem die vorbereiteten Reifenkomponenten nacheinander auf eine rotierende Reifenaufbautrommel aufgelegt und miteinander verbunden werden. Die reifengrößen und -breitenspezischen Reifenaufbautrommeln werden je nach Produktion gewechselt. Mittels einer Flanschverbindung ist die Reifenaufbautrommel an der Aufbaumaschine befestigt. Die Verbindung soll alle angreifenden Kräfte und Momente aufnehmen und die pneumatischen Funktionen an der Reifenaufbautrommel sicherstellen. Diese Aufgaben werden momentan nicht risikofrei erfüllt. In der vorliegenden Bachelorarbeit wird der Wechsel von Reifenaufbautrommeln in der Goodyear Tire & Rubber Company optimiert, indem eine alternative, verbesserte Befestigung der Trommel an der Reifenaufbaumaschine, angelehnt an den konstruktiven Entwicklungsprozess, erarbeitet wird. Basierend auf den Anforderungen, die sich aus dem Ablauf des Reifenaufbaus und den Funktionen der Reifenaufbautrommel sowie der -maschine ergeben, werden Lösungsansätze für eine alternative Flanschverbindung erarbeitet. Durch die Bewertung der Ansätze kann ein Lösungsprinzip ausgewählt werden, das im Detail dimensioniert und gestaltet wird, um einen technischen Entwurf auszuarbeiten.
Entwicklungsvorbereitende Untersuchungen und Synthese eines optimierten Konzeptes zur Separation nasser Siliziumwafer. - 135 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Die in der vorliegenden Masterarbeit durchgeführten Untersuchungen beziehen sich auf den Bereich zwischen dem Vorreinigungs- und Entklebeprozess sowie der Feinreinigung von vereinzelten monokristallinen Siliziumwafern bei der Firma Bosch Solar Energy AG. Zuerst erfolgt eine Eingliederung der manuellen Separation nasser Siliziumwafer in den Gesamtherstellungsprozess. Daraufhin werden durch theoretische Betrachtungen, die Eigenentwicklung von Versuchsaufbauten sowie die Durchführung von Messungen verschiedenste Bewertungskriterien für den späteren Entwicklungsprozess generiert. Eine Recherche zum aktuellen Stand der Technik gibt einen Überblick zu in der Industrie eingesetzter Lösungskonzepte. Nach der technischen und wirtschaftlichen Bewertung von gruppierten Prinzipvarianten folgt die Betrachtung zweier Konzepte, die sich durch die erforderliche Entwicklungszeit unterscheiden. Zur Beseitigung der Restlücke in der automatisierten Prozesskette, die bei der zweiten Konzeptvariante verbleibt, schließt sich die Entwicklung einer Handhabungseinrichtung an. Diese soll die auf die Wafer wirkenden mechanischen Kräfte begrenzen und einen direkten Kontakt des Bedieners mit den Wafern während der Maschinenbestückung verhindern.
Komplexe Einflussgrößenanalyse auf das Betriebsverhalten von Abgasturboladern für den Teillast- und Höchstlastbereich. - 121 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit sollen die Einflussgrößen analysiert werden, welche sich auf das tribologische Verhalten der Lagerung von Abgasturboladern in Ottomotoren auswirken. Dazu wird zunächst das Prinzip der Abgasturboaufladung erläutert und die wichtigsten Bauteile mit ihrer Funktion und Wirkungsweise beschrieben, sowie die bekanntesten Bauformen. Im weiteren Verlauf werden verschiedene Lagertypen beschrieben und auf ihre Einsetzbarkeit in Abgasturboladern überprüft. Anhand von bestimmten Kriterien werden diese bewertet, wobei sich die hydrodynamischen Gleitlager und die Hybrid- bzw. Vollkeramiklager als besonders für diesen Einsatzzweck geeignet herausgestellt haben. Anschließend erfolgt eine Beschreibung und Bewertung verschiedener Abdichtungsmöglichkeiten, die für den Einsatz zur Gas- und Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Lagergehäuse und der Welle des Abgasturboladers geeignet sind. Dabei wird aufgezeigt, dass neben den einzelnen Dichtungssystemen, vor allem die Kombination verschiedener Systeme eine hohe Dichtwirkung erzielt. Weiterhin werden die Kombinationen der zwei Lager- und Dichtkonzepte dargestellt, welche die beste Bewertung erhielten. Für die tribologische Beschreibung der Einflussgrößen und ihren Wechselwirkungen, werden zunächst die Berechnungsgrundlagen der Lagerlebensdauer beschrieben. Aus diesen und weiteren Überlegungen können die lebensdauerbeeinflussenden Parameter ermittelt und ihre Wirkung diskutiert werden. In diesem Zusammenhang werden die Grundlagen der Tribologie erläutert. Im Rahmen der tribologischen Modellbildung werden verschiedene Vereinfachungen bzw. Ansätze aufgezeigt. Im Weiteren erfolgt die Beschreibung verschiedener Ansätze bekannter Kontakt-, Reibungs- und Verschleißmodelle, welche danach folgend mit den hydrodynamischen Gleitlagern und den Wälzlagern in Verbindung gebracht werden. Anschließend werden verschiedene Möglichkeiten zur tribologischen Optimierung und Prüfung der Lagerungen beschrieben.
Entwicklung eines aerodynamischen Lagerkonzepts für Abgasturbolader. - 92 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
In der vorliegenden Arbeit wird die Lagerung eines Abgasturboladers untersucht. Dies geschieht in Hinblick auf die Möglichkeit der Implementierung eines aerodynamischen Lagerkonzepts. Es werden allgemein die Anforderungen einer Lagerung im Abgasturbolader aufgeschlüsselt. Weiterhin werden bereits etablierte Lagerkonzepte in Form von hydrodynamischen Gleitlagern als auch Wälzlagern sowie alternative Gleitlager und Magnetlager untersucht. Ein Vergleich aller Lagertypen mit einem aerodynamischen und aerostatischen Lager gibt Aufschluss über die Vor- und Nachteile der verschiedenen Typen. Vorteile des aerodynamischen Lagers wie geringe Reibleistungsverluste, den Überfluss spezieller Schmiermittel sowie ein sehr genauer Lauf stehen Nachteilen wie einer Anlaufproblematik, eines drehzahlbegrenzenden Halbfrequenzwirbels, zu beachtender Wärmeausdehnung sowie einem erhöhten Dichtungsaufwand gegenüber. In der Konsequenz bedeutet dies gegenüber konventioneller Lagerungen im Turbolader einen höheren Wirkungsgrad, besseres Ansprechverhalten und eine Minderbelastung der Motorschmierstoffe, allerdings muss der Werkstoffwahl erhöhte Aufmerksamkeit geschenkt, eine Dämpfungseinheit vorgesehen und ein wirksames Dichtungskonzept entwickelt werden. Als Lösungen für eben genannte Probleme werden hochfeste Keramiken für die Reibpaarungen und austenitische Stähle für periphere Komponenten verwendet. Als konstruktiv umzusetzende Varianten wurde beim Axiallager der überlegenden Spiralrillenstruktur gegenüber der Kippsegmentstruktur der Vorzug gegeben. Gleiches ist beim Radiallager geschehen, hier wird eine Spiralrillenstruktur mit Schwimmbuchse einem Folienlager bevorzugt. Die Konstruktionsparameter dieses Gesamtkonzepts werden auf ihre Einflüsse und Fertigbarkeit untersucht und anschließend optimiert. Dabei werden die notwendigen Berechnungsgrundlagen dargelegt.
Entwicklung eines Schwingungsisolators für Kompressoren in Schienenfahrzeugen. - 143 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Die vorliegende Arbeit stellt den Entwicklungsprozess eines Ganz-Metall-Isolators zur Isolierung von mechanischen Schwingungen durch Kompressoren in Klimageräten in Schienenfahrzeugen dar. Es soll sich an der Auslegung der bisher verwendeten Elastomerfeder orientiert und dabei die Einsetzdauer deutlich verlängert werden. Inhalt dieser Dokumentation sind die Grundlagen, die Analyse der vorhandenen Lösungen, die Simulation mit dem numerischen Tool ANSYS Workbench, die Prüfung der Prototypen durch statische und dynamische Verfahren sowie die Darstellung der Ergebnisse.
Weiterentwicklung eines Prüfstandes zur Erfassung von Gleichmäßigkeitseigenschaften an Federstahldrähten. - 115 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
In der Federherstellung wird heute noch ein Großteil der Federstahldrähte mit dem 1870 entwickelten Patentierungsverfahren gefertigt. Dieser Federstahldraht bildet während der Herstellung eine Helixform aus, welche für ein optimales und ausschussfreies Windeergebniss möglichst gleichmäßig über die gesamte Drahtlänge sein sollte. Um die Gleichmäßigkeit dieser Helix zu überprüfen, wurde vom Fachgebiet Maschinenelemente an der TU Ilmenau ein Durchlaufprüfstand zur vollständigen und zerstörungsfreien Gleichmäßigkeitsprüfung entwickelt. - Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde der bisher verwendete Gleichmäßigkeitsprüfstand zunächst auf dessen Funktionsweise und Konstruktionsfehler untersucht. Speziell die Entstehung des gemessenen Torsionsmoments galt es mit praktischen Versuchsläufen und FEM-Analysen zu verifizieren. Darüber hinaus wurden Möglichkeiten zur Erhöhung der Messgenauigkeit durch die Entwicklung neuer Radkonzepte aufgezeigt. Weiterhin konnten durch eine Patenrecherche neue Messprinzipe für die Messung kleiner Drehmomente gefunden werden. Der Fokus der Weitentwicklung des Prüfstandes lag auf der Steigerung der Haspelgeschwindigkeit von bisher 1 m/s auf bis zu 30 m/s. Ferner sollte die Aufnahme von Stahlspulen mit bis zu 600 kg Gewicht im weiter entwickelten Gleichmäßigkeitsprüfstand möglich sein. Diese Ziele konnten durch eine konzeptionelle Entwicklung neuer technischer Prinzipe und deren anschließende Bewertung in einer CAD-Konstruktion implementiert werden.
Aktuatorik zur Verdichtungsverstellung am AVC-Motor. - 118 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Verstelleinrichtung zur Änderung der Verdichtung eines Verbrennungsmotors. Aufgrund der Neuartigkeit des Motorkonzepts kann nicht auf Erfahrungswerte zurückgegriffen werden und es bedarf zunächst einer Klärung der Randbedingungen. Da die hierfür nötigten Messungen zum derzeitigen Konzeptstand des Motors nicht durchführbar sind, werden Berechnungsmodelle erstellt, die die Ermittlung grundlegender Auslegungsgrößen ermöglichen. Die so entstehenden Randbedingungen werden in einer Anforderungsliste zusammengefasst, die die Grundlage für die anschließende Konzeptfindung bildet. In dieser werden verschiedene Bauelemente zur Erfüllung bestimmter Teilfunktionen vorgestellt und kategorisch bewertet. Durch die Zusammenführung der aus den Einzelbewertungen hervorgegangenen Elemente entstehen Gesamtkonzepte, die am Ende in einer abschließenden Bewertung miteinander verglichen werden. So ist es möglich ein optimales Verstellkonzept zu definieren, das Potential für den Einsatz unter Serienbedingungen bietet.
Reibungsoptimierung an einem Serienschaltgetriebe TSG360 der Daimler AG. - 72 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Aufgrund der steigenden Nachfrage nach umweltfreundlichen Fahrzeugen mit geringem CO2-Ausstoß, wurden im Rahmen dieser Bachelorarbeit Ansätze zur Minderung des Reibmomentes an Haupt- und Losradlagern entwickelt. Mit der Auswahl von verschmutzungsunempfindlichen Kugellagern und durch eine optimierte Bestückung von Nadelkränzen hat sich nach einer technisch-wirtschaftlichen Bewertung für beide Lagerarten eine Variante ergeben, welche zunächst rechnerisch überprüft wurde und dabei als gleichwertig zur jetzigen Serie bewertet werden konnte. Reibungsmessungen konnten die Berechnungen bestätigen, ein Lebensdauerlastlauf ist gestartet. Nach einer Auswertung der Versuche und Verifizierung der neu entwickelten Maßnahmen konnte eine Schleppmomentminderung am Transporterschaltgetriebe bis zu 40 % erreicht werden.
Statistische Auswertung von Dauerschwingversuchen. - 105 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Diese wissenschaftliche Arbeit dient dazu die Grundlagen der Statistik und speziell die statistischen Verfahren zur Auswertung von Dauerschwingversuchen näher zu erläutern und deren Anwendungsgrenzen aufzuzeigen. Das Ziel ist eine Einschätzung über den Einsatz statistischer Auswerteverfahren auf Dauerschwingversuche von Schraubendruckfedern und das Erstellen einer Excel-Vorlage zum Auswerten von Versuchsergebnissen. - Es wird speziell auf die Auswertung der Schwingfestigkeitstests in den Bereichen der Zeit- und Dauerfestigkeit eingegangen. Dabei werden Methoden und Verfahren zur Behandlung der Versuchsergebnisse in diesen Bereichen näher erläutert und Vor- und Nachteile genannt. Des Weiteren werden verschiedene Ergebnisse von Dauerschwingversuchen analysiert und deren Ergebnisqualität verglichen. - Das Ergebnis dieser Arbeit ist eine Zusammenfassung über die genauen Einsatzbedingungen und die erzielbare Qualität durch die einzelnen Verfahren, sowie eine Excel-Vorlage zum Auswerten von Dauerschwingversuchen, mit den in dieser Arbeit beschriebenen Verfahren.
Versuchseitige und rechnerische Analyse eines Bauteils aus Aluminium Guss begleitend zum Betriebsfestigkeitsversuch zur Bewertung konstruktiver Maßnahmen zur Verlängerung der Bauteillebensdauer. - 114 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Das Gewicht eines Fahrzeugs beeinflusst den Großteil der Fahrwiderstände und damit auch den Kraftstoffverbrauch. Durch die direkte Proportionalität zur CO2-Emission und der Besteuerung der Fahrzeuge, werden u.a. Materialen eingesetzt, die bei äquivalenter Festigkeit eine geringere Masse aufweisen. Mit der Substitution von Stahl durch Aluminium, kann unter den Randbedingungen der Serienfertigung ein erheblicher Gewichtsvorteil erreicht werden. Ein Beispiel hierfür, stellt das Fahrwerk dar. Durch den Einsatz von Aluminium-Druckguss, zur Herstellung der Dämpferkonsolen an der Vorder- und Hinterachse, kann das Gewicht der Karosserie um mehrere Kg verringert werden. Um diesen Vorteil bei Einhaltung der bestehenden Modalitäten wie der Betriebsfestigkeit optimal ausnutzen zu können, ist eine werkstoffgerechte Gestaltung nötig. Das Ziel der Arbeit ist es, die bestehenden Dämpferkonsolen einer Lebensdaueruntersuchung zu unterwerfen und anhand der auftretenden Dehnung Aussagen über den höchstbelastesten Bereich und den vorliegenden Schädigungsmechanismus zu treffen. Ergänzt werden diese Versuche durch Simulationen, in denen der Einfluss der Geometrie auf die vorliegenden Spannungen herausgestellt werden soll.