Experimentelle Untersuchungen des Fluideinflusses auf das Verhalten von Ventilfedern in Common-Rail-Pumpen für PKW. - 124 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die in einer Common-Rail Hochdruckpumpe arbeitenden Schraubendruckfedern sind umgeben von Fluid. Der dämpfende Flüssigkeitseinfluss wirkt sich vor allem auf das dynamische Verhalten der Federn in Form von Eigenfrequenzverschiebungen und Beeinflussungen der vorliegenden Spannungen im Resonanzfall aus. Aufgrund der schweren Zugänglichkeit sowie des Hochdruckes können Simulationen jedoch kaum experimentell abgeglichen werden. Deswegen wird zur Auslegung dieser Federn bis heute die dämpfende Eigenschaft der umgebenden Flüssigkeit nicht mit berücksichtigt. Aus dem Aspekt der immer höher werdenden Leistungsanforderungen für moderne Verbrennungsmotoren entsteht die Notwendigkeit, ein besseres Verständnis in diesem Bereich zu erlangen. Deswegen stellt sich die Robert Bosch GmbH die Aufgabe, den Flüssigkeitseinfluss auf das Schwingverhalten von Schraubendruckfedern näher zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prüfstand entwickelt, mit welchem die vorhandene Spannung einer dynamisch beanspruchten Schraubendruckfeder unter Fluideinfluss optisch ermittelt werden kann. Dieses Vorgehen wird vor allem dann notwendig, wenn andere Verfahren, wie z.B. die Nutzung von Dehnmessstreifen zur Spannungsermittlung, aufgrund des geringen Drahtdurchmessers nicht genutzt werden können. Für dieses Vorhaben wurden Sichtfenster in eine CP4 Hochdruckpumpe integriert und das dynamische Verhalten der Federn mit Hilfe einer Hochgeschwindigkeitskamera visualisiert. Nachfolgend konnten die Anregungsprofile sowie die vorhanden Spannungen der Federn ermittelt werden. Erstere wurden anschließend verwendet, um die Leistungsdaten für einen zu entwickelnden Prüfstand festzulegen. Mit ihm sollen, wenn möglich, Simulationsabgleiche durchgeführt sowie die ermittelten Anregungen nachgeahmt werden, um den Aufwand für neu zu untersuchende Federn so gering wie möglich zu halten. Mit Hilfe eines Voice-Coil Aktors konnte die Funktionalität der entwickelten Baugruppe bestätigt werden. Des Weiteren war es durch die konstruktiven Maßnahmen möglich, eine aus der Hochdruckpumpe extrahierte Anregungskurve in ihrer Grundgestalt nachzubilden. Die notwendigen Beschleunigungen wurden unter anderem aufgrund zusätzlicher und unplanmäßiger Flanschmassen nicht erreicht. Durch geringfügige Anpassungen der Vorrichtung können höhere Beschleunigungen erzielt werden. Die notwendigen Maßnahmen zur Flüssigkeitsfüllung der Prüfvorrichtung wurden auf Konzeptbasis dargestellt.
Untersuchung an neuartigen Werkstoffen für Faserverbund-Bauteile. - 150 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Der Inhalt dieser Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Eignung von neuartigen Faserarten für Faserverbundbauteile. Im Fokus steht dabei ein Laminat, welches sich aus Innegra S-Fasern (Markteinführung: 2007) und einem Epoxid-Harz (Epikote RIMR˜425 / Epikure RIMH˜434) zusammensetzt. Es sollen dabei die Eigenschaften mit Hilfe von Materialversuchen und die Eignung als Federwerkstoff, ausgehend von drei verschiedenen Federn, untersucht werden. Als Materialversuche bieten sich Zug- und Biegeversuche an. Für die Faserverbund-Federn werden zunächst Randbedingungen aufgestellt, um eine Auswahl von verschiedenen Federgeometrien zu ermitteln. Auf Basis dieser Auswahl findet die Untersuchung von drei verschiedenen Feder-Demonstratoren (Blattfeder, Wellfeder, Drehfeder) statt. Dabei wird ein Vergleich zu bekannten Faserarten (Carbon und Glas) durchgeführt. Für die eingesetzten Materialien erfolgt die Vorauslegung mittels klassischen Laminattheorie, sowie die analytische Berechnung und Simulation der charakteristischen Eigenschaften (Kennlinien) der Demonstratoren. Die Herstellung und Prüfung der Demonstratoren erfolgte mittels Handlaminier- und Vakuuminfusionsverfahren. Die aus den Versuchen gewonnen Messergebnisse wurden abschließend mit der Berechnung und Simulation verglichen.
Methodische Konzepte zum systematischen Einsatz von Faserverbundwerkstoffen bei dynamisch hoch beanspruchten Leichtbauteilen. - 174 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Diese Arbeit befasst sich mit den Möglichkeiten, Konstrukteure bei der Auswahl von geeigneten Faserverbundwerkstoffen zu unterstützen. Dabei stehen dynamisch beanspruchte Leichtbaukomponenten besonders im Vordergrund. Das Ziel der Arbeit ist die Erstellung eines Systems zur automatisierten Werkstoffermittlung basierend auf den Vorgaben des Nutzers und die Ableitung von allgemeingültigen Richtlinien für den Auswahlprozess. Hierfür werden umfangreiche Recherchen über die nutzbaren Faser- und Matrixwerkstoffe angestellt. Anschließend erfolgt eine Validierung des erarbeiteten Bewertungssystems auf Grundlage von drei Beispielen aus dem Bereich der schwingend belasteten Bauteile. Dabei wird eine Werkstoffkombination ermittelt und ein Vergleich zum konventionellen Äquivalent angestellt.
Thermischer Volumenausgleich bei einem aktiven elektro-hydraulischen Federungssystem. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In der Fahrwerksvorentwicklung der Daimler AG wird derzeit das aktive hydraulische Fahrwerksystem eSuspension mit der Ausbaustufe eSuspension Roll Control (RC) zur aktiven Beeinflussung des Wankfreiheitsgrades eines Fahrzeugs entwickelt. eSuspension RC besteht aus der Kreuzverschaltung der Dämpferkammern einer Achse in Kombination mit hydropneumatischen Speichern. Eine elektrisch betriebene Hydraulikpumpe pro Achse füllt oder leert die Speicher, sodass über die sich ergebenden Druckdifferenzen an den Stoßdämpfern gezielt aktive Kräfte zur Wankabstützung des Aufbaus erzeugt werden können. Die Eigenschaften des hydraulisch geschlossenen Systems sind temperaturabhängig. Mit steigender Temperatur nimmt die Systemsteifigkeit zu, der Fahrkomfort nimmt ab. Bei fallender Temperatur steigt der Leistungsbedarf der Pumpe durch die abnehmende Steifigkeit. Der negative Einfluss der Temperatur macht einen Volumenausgleich notwendig, welcher in der vorliegenden Arbeit untersucht werden soll. Durch die Definition der Temperatureinflüsse und die Ermittlung der auszugleichenden Volumenanteile lassen sich die Anforderungen an die Volumenkompensation formulieren. Bei den Untersuchungen des notwendigen zusätzlichen Ausgleichsspeichers werden Tendenzen in Abhängigkeit physikalischer Größen aufgezeigt und entsprechende Grenzen für die Behälterauslegung festgelegt. Die Betrachtung verschiedener Behältervarianten ergibt, dass ein mit Gas befüllter Zusatzspeicher ein geeignetes physikalisches Wirkprinzip und die Lösung des Zielkonflikts aus Steifigkeit und benötigtem Bauraum darstellt. Das für den Volumenausgleich notwendige Druckgefälle kann passiv, durch die Nutzung eines systeminternen Druckgefälles, durch aktive Erzeugung von Druckgefällen oder semiaktiv, durch Nutzung fahrmanöverabhängiger Druckgefälle, erfolgen. Hierbei werden drei Lösungskonzepte erarbeitet, in denen der Gaszusatzspeicher unter Nutzung eines entsprechenden Druckgefälles hydraulisch in das System eingekoppelt wird. Die Wirksamkeit der jeweiligen Lösung bei stationären und dynamischen Fahrzuständen sowie verschiedenen Temperaturen wird anhand von Simulationen in Matlab/Simulink überprüft. Die semiaktive Lösung des Volumenausgleichs scheidet aufgrund zu hoher Komplexität und zu hohen Aufwandes aus. Aus dem Vergleich zwischen dem passiven und dem aktiven Ansatzes geht der aktive Volumenausgleich als erfolgversprechendster Ansatz hervor. Er besitzt das höhere Ausgleichspotential bei gleichzeitig geringerem Komponentenaufwand und wird in einem Prototypenaufbau an einem Federbein-Prüfstand realisiert. In einem Prinzipversuch erfolgt die Überprüfung der hydraulischen Schaltung und Regelung. Die Ergebnisse des Versuchs werden mit den Simulationen verglichen und Abweichungen diskutiert.
Entwicklung eines allgemeingültigen Konzepts zur Topologieoptimierung von Hilfsrahmen an Fahrzeugen und Evaluierung am Beispiel einer Sportwagen-Hinterachse. - 149 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beinhaltet ein allgemeingültiges Konzept, das für die Topologieoptimierung von Hilfsrahmen an Fahrzeugen als Leitfaden dient. Das Konzept baut auf in der Literatur bekannten Ansätzen und Vorgehensweisen auf. Ergänzt wird das Konzept durch eine neuartige Vorgehensweise zur Herausarbeitung der Anbindungspunkte zwischen einem Hilfsrahmen und der Fahrzeugkarosserie. Evaluiert wird das Konzept mit der beispielhaften Topologieoptimierung des Porsche 718 Boxster Hilfsrahmens. Der Hilfsrahmen wird mithilfe der CAO-Software HyperShape/CATIA durch eine iterative Vorgehensweise auf Steifigkeit optimiert. Die Zielwerte für die Optimierung resultieren aus zukünftigen Anforderungen hinsichtlich der Fahrdynamik und des Fahrkomfort. Mithilfe eines Vergleichs der Optimierungsergebnisse zum Serien-Hilfsrahmen des Porsche 718 Boxster werden die Ergebnisse bewertet. Anschließend werden drei Konzepte vorgestellt und beurteilt, die aufzeigen, wie die Optimierungsergebnisse zu einem serienfähigen Hilfsrahmen umgesetzt werden können. Den Abschluss der Arbeit stellt eine Konzeptkonstruktion des optimierten Hilfsrahmens dar.
Untersuchung und Bewertung von Oberflächenreinigungsverfahren. - 105 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Aufgabe der automatisierten Drahtreinigung im Mehrfachdrahtzug der Mubea GmbH. Es werden, die im Unternehmen etablierten, Abläufe sowie äußere Umstände und Einflüsse analysiert und basierend auf dem Stand der Technik eine Lösung für die Reinigung des Drahts gesucht. Dafür soll aus einer möglichst umfassenden Auswahl an Reinigungslösungen sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht, eine Optimale Lösung gefunden und dem Unternehmen präsentiert werden. Es soll dabei nicht nur das Prinzip, nach dem gereinigt wird, betrachtet werden, sondern auch eine passende Lösung in Form einer Anlage, die alle gestellten Anforderungen erfüllen kann, präsentiert werden. Sollte es nicht möglich sein, den Draht mithilfe aktueller Technologie zu reinigen, so wird ein Leitfaden für Alternativen und weiteres Vorgehen gegeben.
Konzeptuntersuchungen und Integration eines Zwei-Achs-Simultanfräskopfes in ein Portal-Maschinenkonzept. - 120 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die Konzeption, Konstruktion und Integration eines Zwei-Achs-Simultanfräskopfes in ein neues Werkzeugmaschinenkonzept ist Gegenstand dieser Bachelorarbeit. Zunächst werden Anforderungen aus dem Lastenheft und der Gestalt der Gesamtmaschine untersucht und weitere Forderungen an die Konzeption des Fräskopfes festgelegt. Nach einer kurzen Gegenüberstellung verschiedener Fräskopfvarianten werden anschließend verschiedene spielfreie Antriebskonzepte erarbeitet und unter ausgewählten Gesichtspunkten bewertet, um die beste Variante zu bestimmen. Darauf aufbauend wird das gewählte Konzept konkretisiert, unter Berücksichtigung des Lastkollektives ausgelegt und passende Gussteile erstellt, die auch eine Integration des Kopfes an den Y-Schlitten der Maschine ermöglichen. Für ein besseres statisches und dynamisches Verhalten des Fräskopfes wurde die Gestalt der Gussteile mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode hinsichtlich ihrer Belastungen angepasst. Abschließend konnten die Ergebnisse der Konstruktion als technischer Entwurf in einem Baugruppenzeichnungssatz umgesetzt werden.
Kriech- und Relaxationsverhalten von Federstahldrähten und Schraubendruckfedern. - 107 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Kriech- und Relaxationsverhalten von Federstahldrähten und zylindrisch Schraubendruckfedern. Im Vordergrund steht die mathematische Beschreibung des zeitlichen Verhaltens im Hinblick auf Torsionsbeanspruchung. Die auf Basis des NORTON-BAILEY-Kriechgesetzes gefundenen Beziehungen werden anschließend zur Auswertung von Relaxationsversuchen am tordierten Federstahldraht bei verschiedenen mechanischen Spannungen und Umgebungstemperaturen genutzt. Hierbei werden die Haupteinflussfaktoren diskutiert sowie kriechtechnische Kenngrößen abgeleitet, welche die Erfassung des realen Relaxationsverhaltens ermöglichen. Abschließend folgen genauere Betrachtungen zum Einfluss von Relaxationstemperatur und -spannung sowie die Bestimmung kriechspezifischer Materialkonstanten.
Konstruktionsentwurf einer Station zum automatisierten Drehen einer Chipkarte oder eines Passbuches innerhalb einer bestehenden Produktionsanlage. - 116 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Sicherheitsdokumente werden in der heutigen Zeit per Lasergravur personalisiert. Hierbei gibt es verschiedene Sicherheitsmerkmale. Bei den Merkmalen CLI (Changeable Laser Image) und MLI (Multiple Laser Image) ist es erforderlich, dass das zu beschriftende Dokument um die jeweilige Achse gekippt wird. Dies umfasst die Längs- bzw. Querachse. Bei dieser Verkippung entsteht beim anschließenden Beschriften mittels Laser ein Höhenversatz, welcher eine Veränderung des Spotdurchmessers im Bearbeitungsbereich zur Folge hat. Dadurch wird die Beschriftungsqualität gemindert. Für dieses Problem wurde eine Lösung gesucht. Es wurde das bestehende System analysiert und verschiedene Lösungsprinzipien aufgetan. Nach Bewertung und Auswahl der besten Lösung wurde diese als Technischer Entwurf ausgearbeitet. Die Lösung wurde anschließend diskutiert.
Alternative Konzepte zur Gutumlenkung am Auswurfkrümmer eines selbstfahrenden Feldhäckslers. - 139 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Themenstellung der Arbeit ist, eine Auswurfklappe für den Feldhäcksler JAGUAR zu entwickeln, welche es erlaubt, die Gutumlenkung verlustfrei, verstopfungsfrei, strömungsoptimal und effizient auszuführen. Dazu werden zunächst die Anforderungen in einem Lastenheft zusammengetragen. Anschließend werden verschiedene Konzepte diskutiert und analysiert. Diese werden mit Hilfe einer Bewertungsmatrix einander gegenübergestellt, um das überzeugendste Konzept herauszukristallisieren. Dieses Konzept wird weiter ausgearbeitet. Anschließend wird die Entwicklung konkretisiert, ausgelegt und in einem technischen Entwurf mit einem vollständigen Einzelteilzeichnungssatz umgesetzt. Die Entwicklung wird in einem Prototyp umgesetzt und aufgebaut. Die Ergebnisse aus den Versuchen mit der neuen Klappenanordnung werden dargestellt. Abschließend wird der Leistungsumfang und die Funktionsgrenzen der Klappenanordnung dargestellt und ein Ausblick gegeben, welche Weiterentwicklungen sinnvoll und möglich sind.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/856874620huemp.txt