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Der Wandel in der Automobilindustrie und die damit einhergehende Entwicklung von neuen Antriebssträngen erfordert das Fügen von mechanisch und physikalisch ungleichen Materialpaaren. Ein Teilgebiet sind die Batteriemodule. Hier derzeit eingesetzte Fügeverfahren von Aluminium und Kupfer weisen alle verschiedene Limitierungen auf. Einerseits hinsichtlich Prozessstabilität, Kosten, Automatisierbarkeit und Langlebigkeit. Andererseits ist die Löslichkeit der beiden Werkstoffe für die Bildung zahlreicher intermetallischer Phasen verantwortlich. Das Ziel dieser Masterarbeit ist die Prozessentwicklung einer lasergeschweißten Aluminium Kupfer Mischverbindung. Im Kontext der Elektromobilität werden dünne Bleche mit einer Stärke von 0,3 mm bis 0,5 mm zur Verbindung und Kontaktierung von Batterien eingesetzt. Zur Entwicklung des Prozesses wurden zahlreiche Versuchsreihen durchgeführt und mittels optischer und mechanischer Prüfverfahren ausgewertet. Dazu werden beide Anordnungen der Werkstoffe untersucht. Aluminium auf Kupfer wurde mit einem infraroten Laser und Kupfer auf Aluminium mit einem Grünlicht-Laser geschweißt. Gegenstand der Untersuchung ist die Maximierung der Schweißnahtqualität. Betrachtet wurden dabei Oberflächenqualität, Fehler in der Schweißnaht (z.B. Einschlüsse und Poren), Phasenentwicklungen und Durchmischungen. Zudem wurde der elektrische Widerstand und das statische und dynamische mechanische Verhalten der Verbindungen untersucht.

Das MoldJet®-Verfahren ist ein neuartiges sinterbasiertes, additives Fertigungsverfahren. Während des Druckprozesses wird eine Metallpulver-Suspension mittels Slot-Die-Coating in eine Negativform aus einem wachsartigen Polymer gerakelt. Durch zyklisches Durchlaufen der Prozessschritte Formherstellung und Formfüllung entsteht schichtweise ein stabiles Grünteil. In dieser Arbeit wird eine für dieses Verfahren geeignete Suspension aus einer Wolfram-Schwermetalllegierung entwickelt. Ein alternatives Bindersystem wird umfangreich getestet. Dazu erfolgt die rheologische Charakterisierung mehrerer Zusammensetzungen der Suspension. Deren Eigenschaften werden auf die chemischen Eigenschaften des Bindemittels zurückgeführt. Anhand eines entwickelten Anforderungsprofils wird die Suspension auf das Verfahren angepasst. Zu dieser Funktionalisierung dienen mehrere Additive. Deren Auswahl erfolgt anhand von Messungen der Rheologie sowie mit einem Grindometer. Kontaktwinkelmessungen auf dem wachsartigen Polymer, das als Formmaterial dient, charakterisieren das Benetzungsverhalten der Suspension. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Druckbarkeit der entwickelten Suspension an der MoldJet-Anlage validiert. Entstandene Fehlerbilder werden analysiert, Optimierungspotentiale erkannt und drucktechnisch umgesetzt. Die Pulverbeladung der Suspension wird anhand der Ergebnisse der Druckversuche skaliert. Abschließend wird die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften nachgewiesen.

This study investigates the damping properties of Cu-Al-Mn shape memory alloys (SMAs) with various chemical compositions and the effects of the addition of quaternary alloying elements Ag and Nb on the microstructure, martensitic transformation behavior, and damping capacity of SMAs. Compared to other Cu-12Al-xMn (x = 4-7wt. %) SMAs, Cu-12Al-5Mn has a more significant inherent and intrinsic internal friction (IFPT + IFI) peak above room temperature. The addition of Ag or Nb to Cu-12Al-5Mn reduced the grain size, thereby increasing the hardness of the alloys; however, the damping capacity and temperature of the IFPT + IFI peak decreased simultaneously. The addition of Ag to Cu-12Al-5Mn significantly reduced the damping capacity (IFPT+IFI peak) because of the notable decrease in the amount of transformed martensite. Moreover, the addition of Nb to Cu-12Al-5Mn caused the AlNb3 phase to precipitate, limiting the mobility of the martensite variant interfaces and slightly decreasing the damping capacity (IFPT + IFI peak). Among the Ag- and Nb-doped Cu-12Al-5Mn SMAs, Cu-12Al-5Mn-1Nb showed not only a significantly higher hardness but also a higher IFPT + IFI peak, with tan δ exceeding 0.01 at approximately 50 ˚C.

Mobilität ist, wenn auch in psychologischen Studien weniger berücksichtigt, ein Grundbedürfnis und so alt wie die Menschheitsgeschichte. Darüber hinaus geht die Bedeutung von Mobilität einher mit gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Veränderungen. Heute steht die Mobilität erneut vor einem Wandel: Digitale Vernetzung, autonomes Fahren, elektrische Antriebstechnik und das Angebot von Mobilitätsdienstleistungen bilden die Grundlage für die Mobilität von Morgen. Die Elektrifizierung des Antriebsstrangs ist durch die Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Akkumulatoren und politische Einflüsse, wie etwa Klimaziele der Europäischen Union, in den letzten Jahren stark vorangeschritten. Die Automobilhersteller stehen daher in den kommenden Jahren vor der Aufgabe, ihr derzeit angebotenes Produktportfolio umzugestalten. Dieser Wandel in den Portfolios der Automobilhersteller betrifft nachfolgend ebenso die Automobilzuliefererbranche: Neue Teile und Technologien werden von den Automobilherstellern nachgefragt. Aufgrund dessen plant der Automobilzulieferer ElringKlinger AG eine Rotor- und Stator-Fertigung für Elektromotoren. Hierbei kann bestehendes internes Know-how wie das Beschichten und Stanzen von Blechen sowie die Entwicklung von Klebstoffen auf die neue Produktserie transferiert werden. Die Rotoren und Statoren werden aus Elektroblechen in einem Scherschneideprozess ausgestanzt. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit und der Kapazitätserhöhung sollen drei Lagen des Elektroblechs gleichzeitig gestanzt werden. Hierfür werden die drei Lagen der Elektrobleche zum sogenannten Compound-Material verklebt. Die mittlere Lage wird zuvor beidseitig beschichtet und anschließend im Compoundier-Prozess mit der unteren und oberen Lage zwischen zwei Presswalzen geführt. Das Compound-Material wird durch die Presswalzen unter Druck- und Temperatureinwirkung zusammengefügt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Serienkonzept der Compound-Fertigung erarbeitet und dafür verschiedene Anlagenkonzepte getestet. Die eingestellten Parameter des Compoundier-Prozesses (Temperatur in der Vorheizzone, Temperatureinwirkzeit sowie Druck und Temperatur des Presswalzenpaares) wurden mithilfe von Versuchen ermittelt. Außerdem wurden die Anforderungen an das Compound-Material definiert und ein geeignetes Prüfmittel für die Überwachung der Compound-Qualität validiert. Das am besten geeignete Serienkonzept für den Compoundier-Prozess besteht aus einer Doppelbandpresse mit pneumatischem Flächendruck in der Vorheiz- und Abkühlzone. Die Presswalzen müssen einen Liniendruck von mindestens 50 N/mm aufweisen. Während des Compoundier-Prozesses muss das Material auf 170˚C für 15 Sekunden erwärmt werden. Als adäquateste Prüfmethoden erwiesen sich Rollenschälversuche und Biegeversuche (vor allem 3-Punkt Biegeversuch), diese bilden die an das Compound wirkenden Kräfte im Folgeprozess ab.

Diverse Kundenanforderungen, die sich nicht zwangsläufig mit den gängigen Abstufungen eines standardisierten Getriebebaukastensystems decken, erfordern es, in einigen Fällen eine auf den Punkt Auslegung durchzuführen, um eine für den Kunden bestmögliche Getriebekonfiguration anbieten zu können. Um den dahinterliegenden heute noch aufwändigen und kostenintensiven Prozess im zugehörigen Order Engineering zu vereinfachen sind automatisierte und digitalisierte Auftragsabwicklungen solcher Sonderlösungen notwendig. Die vorliegende Arbeit leistet dabei einen Beitrag, sich diesem Ziel zu nähern, indem sie ein Konzept anbietet, die notwendigen Verzahnungskorrekturen eines Getriebes automatisiert zu bestimmen. Gerade die Korrekturermittlung stellt eine immer wiederkehrende Aufgabe in einem solchen Auslegungsprozess dar. Sie dient der Effizienz- und Leistungsdichtesteigerung der Getriebe und wird heute zumeist noch händisch durchgeführt. Gleichzeitig benötigt diese Form der Auslegung weitreichendes Expertenwissen und den Einsatz von Expertentools. Intelligente Computerprogramme wie Rikor (Ritzelkorrekturprogramm der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V.) bieten hierbei die Möglichkeit einer gezielten Korrekturauslegung. Die Kombination mit skriptbasierten Tools wie R (statistische Programmiersprache) ermöglicht es dann, Prozesse wie den Korrekturauslegungsprozess nachzubilden bzw. zu implementieren. Durch Einsatz von Standardkorrekturarten sind dabei geeignete Korrekturwerte und -arten für automatisch generierte Getriebe abzuleiten. Anschließend werden die aus den automatisch generierten Korrekturwerten folgenden Berechnungsergebnisse evaluiert. Die Daten aus dem vorangegangenen Arbeitsschritt dienen im Weiteren als Eingangsparameter für einen Regressionsalgorithmus. Dieser ist Teil der Erstellung eines Proof of Concept (Machbarkeitsnachweis) zur automatisierten Korrekturwertvorhersage. Dabei ist die Intention, die notwendigen Korrekturwerte anhand des Regressionsmodells bestmöglich vorherzusagen, anstatt immer wieder aufwändige Rikor-Berechnungen durchführen zu müssen. Dieser Versuch soll zeigen, ob die Parametervorhersage im betrachteten Anwendungsfall grundlegend möglich ist. Das Ziel ist damit eine Verkürzung der Rechenzeiten bei ähnlicher Aussagequalität und damit die Effizienzsteigerung des Getriebeauslegungsprozesses. Abschließend folgt eine Analyse der Ergebnisse und eine Einschätzung, ob der entwickelte Regressionsalgorithmus für die Korrekturparameterermittlung geeignet und damit der Proof of Concept erfolgt ist.

Im Hinblick auf die Optimierung von Bauteilen aus recyclebaren Werkstoffen für zukünftige Fahrzeugprojekte ist unter Betrachtung der Funktion eine detaillierte Analyse der stofflichen Eigenschaften bezüglich Fügetechnik und Korrosion notwendig. Ziel dieser Abschlussarbeit ist ein aussagekräftiger Vergleich zwischen der neu entwickelten Rezyklat-Legierung mit den Kennwerten des Serienwerkstoffs. Die Charakterisierung der Legierung erfolgt anhand umfangreicher experimenteller Untersuchungen der vier relevantesten Fügeverfahren im Karosseriebau. Zur Untersuchung der Festigkeitseigenschaften werden wie im Automobilbau üblich, einfachüberlappte Scherzugproben gefertigt. Um eine ganzheitliche Bewertung für den Entwicklungsprozess liefern zu können, wird der entsprechende Fügeprozess anhand von ausgewählten Bewertungskriterien analysiert und abschließend unter Berücksichtigung der jeweiligen geometrischen Eigenschaften und werkstofflichen Kennwerte bewertet. Begleitend zu den Festigkeitsuntersuchungen mittels quasistatischer Scherzugversuche werden zur Ermittlung der versagensrelevanten Kenngrößen und zur Analyse der Verbindungsqualität auch metallographische Untersuchungen im Bereich der Fügeverbindung durchgeführt. Um weitere Erkenntnisse über die Einsatzmöglichkeiten der zu qualifizierenden Legierung zu identifizieren, werden im Hinblick auf nachfolgende Fahrzeuggenerationen auch potentielle künftige Hilfsfügeelemente und Werkstoffkombinationen eingeplant, sowie weitere Korrosionstests und elektrochemische Untersuchungen durchgeführt.

Der strukturelle Wandel zur Elektromobilität ist nicht nur in der Automobilindustrie, sondern ebenfalls in der Nutzfahrzeugbranche zu beobachten. Vor allem im Segment der leichten Nutzfahrzeuge mit einem zulässigen Gesamtgewicht von 3,5 t steigt die Anzahl an Modellen mit elektrischem Antriebsstrang. Allerdings führt das Mehrgewicht der Antriebsbatterie in Kombination mit dem zulässigen Gesamtgewicht zu einer reduzierten Nutzlast und Wirtschaftlichkeit der Fahrzeuge. Neben den Batteriezellen bietet insbesondere das vorwiegend aus Aluminium und Stahl gefertigte Antriebsbatteriegehäuse Potenzial für Leichtbau, welches durch den Einsatz von Faserverbundkunststoffen (FVK) genutzt werden kann. In der vorliegenden Arbeit werden zunächst die Grundlagen von FVK und batterieelektrisch angetriebenen Fahrzeugen sowie der Aufbau von Antriebsbatterien und deren gesetzliche Anforderungen erläutert. Auf Basis bestehender Anwendungen von FVK im Bereich von Batteriegehäusen werden innovative Konzepte mit im Pultrusionsverfahren gefertigten FVK-Komponenten entwickelt. Anschließend erfolgt eine Bewertung nach mechanischen, wirtschaftlichen und nachhaltigen Kriterien. Als Konzept mit dem höchsten Potenzial geht ein Gehäuse mit Komponenten aus Aluminium, CFK und GFK hervor, welches eine Gewichtsersparnis von 15,2 kg und 15,3 % gegenüber der Referenz aus Aluminium aufweist. Weiterhin wird eine Vorauslegung mithilfe analytischer und numerischer Methoden vorgenommen. Abschließend erfolgt die Entwicklung eines vollständigen Antriebsbatteriekonzeptes, bestehend aus dem Batteriegehäuse, HV-Komponenten sowie einem Kühlsystem. Insgesamt wird gezeigt, dass sich pultrudierte FVK für den Leichtbau von Antriebsbatteriegehäusen eignen. Für eine tatsächliche Anwendung bedarf es allerdings weiterer Auslegungs- und Validierungsmaßnahmen.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Grundsatzuntersuchungen zur pulvermetallurgischen Herstellung von Aluminiumschäumen mit der Zielsetzung, durch die Einbringung von Titanborid (Ti2B) -Verstärkungspartikeln eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften im Vergleich zum unverstärkten Schaum zu erreichen. Hierzu werden die Aluminiumlegierung AlMg4Si8 sowie die in unterschiedlicher Konzentration beigefügten Ti2B-Verstärkungspartikel mithilfe von Titanhydrid als Treibmittel aufgeschäumt und anschließend untersucht. Durch Druckversuche, welche in Anlehnung an die DIN 50134 Norm für zellulare Metalle durchgeführt werden, können Aussagen über die Veränderung der Druckfestigkeit und Materialsteifigkeit getroffen werden. Darüber hinaus werden die metallographisch vorbereiteten Schäume zusätzlich auf ihre Porengröße und Porenverteilung untersucht. Des Weiteren wird mittels EDX-Analyse die elementare Zusammensetzung der Schäume analysiert. Mit den gewonnenen Ergebnissen kann ein Verbesserungspotenzial durch die Einbringung der Verstärkungspartikel festgestellt werden.

Klimaerwärmung, Ressourcenschutz und Senkung von Treibhausgas-Emissionen - das sind die größten Herausforderungen im heutigen Technologiezeitalter. Die wahrscheinlich einzige Technologie, die ökologische und ökonomische Vorteile miteinander vereint, ist der Leichtbau. Oder anders gesagt: Leichtbau ist gut fürs Klima und den Gelbeutel. Die derzeit eingesetzten metallischen Leichtbauwerkstoffe sind größtenteils Aluminium, hochfeste Stähle und Titan. Einen geringen Anteil macht das Leichtmetall Magnesium aus, welches sogar deutlich leichter als das etabliertere Aluminium ist. In der Grundlagenforschung, der modernen Metallforschung und Werkstoffprüfung zu neuen Materialien und Werkstoffen ist die Metallographie daher nicht mehr wegzudenken. Da sich die Metallographie von Magnesiumlegierungen aufgrund von verschiedenen Eigenschaften schwierig gestaltet, soll diese Arbeit die Problematik aufgreifen, um eine Art Präparationsanleitung zu erstellen und sinnvolle metallographische Gefügebilder zu erhalten. Zu Beginn dieser Arbeit werden Zielstellungen des Projektes formuliert. Im Stand der Technik wird neben Grundlagen der Metallographie auch auf die Anwendungen von Magnesium in der Industrie eingegangen. Es wird eine Art Bearbeitungsanleitung für die Metallographie von Magnesium erstellt und diese auf drei unterschiedliche Legierungen angewandt. Die damit hergestellten Proben werden im Anschluss daran mittels Röntgenfluoreszensanalyse, Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie analysiert und das entstandene Gefüge ausgewertet.

Die Herstellung von Bauteilen wird über einen hybriden Fertigungsansatz, bei dem komplexe, mittels Pulverbett-basiertem Schmelzen erstellte Halbzeuge über einen Laserschweißprozess mit weniger komplexen Strukturen, die konventionell hergestellt oder aber mit anderen additiv gefertigten Halbzeugen verbunden werden, durchgefüht. Auf eine Fügeflächenvorbehandlung der additiv gefertigten Halbzeuge durch Drehen, oder Fräsen wird hierbei bewusst verzichtet. Bei den Untersuchen werden die vorhandenen Einflüsse der Oberflächenrauheit, Ebenheit und Wasserstoffgehalt der Ausgangsmaterialien auf die Schweißnahtporosität und Nahtunregelmäßigkeiten ermittelt. Ausgewählte Parameter, wie Porosität Porengröße und Nahtbreite werden in Abhängigkeit der Parameter Laserleistung und Schweißgeschwindigkeit dargestellt. Die Ermittlung möglicher Prozessfenster, Abhängigkeiten und Einschränkungen sollen zur Erweiterung der Anwendung des Laserschweißens bei hybriden Fertigungsverfahren beitragen.

Die Arbeit entstand im Rahmen des Projektes "HyDru - Hybridisierung mittels Niederdruckguss" des Fraunhofer Projektzentrums Wolfsburg. Vor dem Hintergrund des Leichtbaus und der Prozessoptimierung sollen Fügeschritte bei der Fertigung von Verbundbauteilen durch direktes Ein-, An-, oder Umgießen eingespart werden. Für diese Arbeit wurden Al-Al-Verbundbauteile mit stranggepressten und gegossenen Parts hergestellt. Als Materialien wurden die Legierungen EN AW-6060 und EN AC 42 100 verwendet. Im Niederdruckkokillenguss wurden verschiedene stranggepresste Hohlprofile angegossen. Anschließend wurden die Übergangsbereiche der produzierten Proben charakterisiert. Schwerpunkt der Untersuchungen lag vor allem auf der Art der geschaffenen Verbindung, dem Einfluss der Einlegervarianten auf diese und den mechanischen Eigenschaften des Verbundes im Übergangsbereich. Metallographische Betrachtungen zeigten, dass an einigen Stellen eine stoffschlüssige Verbindung hergestellt wurde, diese sich aber nie über die gesamte Übergangsfläche erstreckte. Die Einleger mit der geringsten Wandstärke lieferten die besten Ergebnisse bei der mechanischen Prüfung der Grenzzone. Weitere Versuche sind erforderlich, um zusätzliche Erkenntnisse zu dem Erstarrungsverhalten des Al-Al-Verbundes zu erlangen.

Formgedächtnispolymere sind Polymere, die in der Lage sind, durch einen äußeren Anreiz, von ihrer, durch eine thermomechanische Behandlung erzeugten, temporären Form, in die Originalform zurückzukehren. Thermoplastische Polyurethane können solche Formgedächtnispolymere sein. Die vorliegende Arbeit hat das Ziel neue Formgedächtnispolymere zu finden, um das Sortiment, der bisher existierenden Formgedächtnispolymere zu erweitern und somit das Anwendungsfeld auszuweiten. Zunächst wurden thermoplastische Polymere mit einer variierenden chemischen Zusammensetzung untersucht. In einer ersten Versuchsreihe variierte das Weichsegment, welches die thermischen Eigenschaften bestimmt. Die zweite Versuchsreihe variierte die verwendeten Kettenverlängerer und Diisocyanate für Polyhexylenadipat-Polymere. Aus der Charakterisierung dieser Polymere konnte auf Struktur-Eigenschafts-Beziehungen geschlossen werden. Diese Analysen verdeutlichten, dass der Zweiweg-Formgedächtniseffekt nicht allein von der Kristallinität der Polymere abhängig ist. Eine weitere Versuchsreihe beschäftigte sich mit der Optimierung der Formgedächtnisaktorik von einem programmierbaren Polymer durch eine geometrische Änderung der aktuierenden Bauteile. Hierzu wurde ein Messstand konzipiert, welcher die reversible Bewegung bei verschiedenen Auslenkungen für Probebalken mit variierenden Querschnittsflächen, sowie die erzeugte Kraft während des Formgedächtniseffektes ermittelt. Die Messungen präsentieren, dass eine Geometrieänderung die Formgedächtnisaktorik optimieren kann und dadurch eine Materialeinsparung möglich ist. Das ermöglicht den Einsatz von programmierbaren Polymeren in Bereichen wie der Soft Robotic. Zusätzlich zu den Polymeren wurden auch Polyurethanschaumstoffe auf eine Anwendung als Formgedächtnispolymer untersucht. Hier variierten ebenfalls die Bestandteile, um Struktur-Eigenschaft-Beziehungen zu verdeutlichen. Die untersuchten Schäume führten einen Zweiweg-Formgedächtniseffekt spannungsfrei und unter konstanter Spannung aus. Die bestimmte Wärmeleitfähigkeit macht eine Anwendung als Dämmmaterialien möglich. Zudem wurden die untersuchten Schaumstoffe recycelt, wobei sich das Pressen als geeignetste Methode erwies. Eine Charakterisierung nach dem Recyceln zeigte, dass das recycelte Material nach einer Programmierung einen Einweg- und Zweiweg-Formgedächtniseffekt ausüben kann.

Particles play an important role in the storage, transportation and natural weathering of glasses, but their influence on glass degradation is little studied. In this work, the influence of main sand components is investigated. Feldspar exhibits the strongest leaching rate for the network former Na, while quartz has the lowest. The leaching rate of natural sands is in between. Based on these findings, a model describing the leaching mechanism was developed: Hereby, hydroxyl groups adhering on sand grains adsorb network modifiers by substituting their hydrogen by network formers from the glass surface. The amount of available hydroxyl groups determines the leaching rate. This model is supported by loss on ignition performed for the sands, which might be a suitable method to roughly estimate their leaching rates. The adsorption of network modifiers suppresses carbonate formation, dendritic growth and Mg diffusion in the glass surface region. Pimple-like crystal growth is observed.

Das Thema dieser Abschlussarbeit ist die Entwicklung einer Methode zur Gefügeentwicklung bei metallischen Werkstoffen mit Hilfe des Ionenstrahlätzens. Hierzu wurde das Leica EM TIC 3X System verwendet. Beispielhaft werden dabei verschiedene Stahlsorten, Aluminium-, Magnesium- und Zink-Legierungen untersucht, um die Eignung des Verfahrens zur Gefügeentwicklung zu prüfen. Die Proben mit dem am besten entwickelten Gefüge wurden anschließend mit nasschemisch geätzten Proben desselben Materials verglichen. Den ersten Schritt stellte die Entwicklung einer geeigneten Vorpräparation dar. Diese setzt sich aus Einbetten der Probenteile, mechanischem Schleifen und Polieren zusammen. Im Anschluss erfolgt das Ionenstrahlätzen, wobei hier der Fokus auf der Ermittlung geeigneter Ätzparameter lag. Dazu zählen die Ätzzeit, der Winkel, unter dem der Ionenstrahl auf die Probe trifft, sowie die Energie des Ionenstrahls und die Probenbewegung. Je Material wurden dabei mehrere Proben mit unterschiedlichen Parametern geätzt. Im Anschluss wurden die Proben mit Hilfe des Lichtmikroskops und des Rasterelektronenmikroskops untersucht, um die am besten geeignete Untersuchungsmethode zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass das Ionenstrahlätzen eine ernsthafte Alternative zur nasschemischen Ätzung darstellt. Viele Proben zeigen ein deutlich besser ausgeprägtes Gefüge als es bei den nasschemisch geätzten Proben der Fall war. Das betrifft sowohl die Erkennbarkeit einzelner Gefügebestandteile als auch die gesamte Gefügestruktur. Bei einigen Proben ergaben sich jedoch keine Vorteile bezüglich der Erkennbarkeit des Gefüges gegenüber der nasschemischen Ätzung. In Anbetracht des hohen Zeitaufwandes und teilweise kleinen Ätzbereiches ist der Einsatz dieses Verfahrens daher nur bei bestimmten Materialien sinnvoll.

In dieser spannenden Zeit, in der sich unsere Gesellschaft mit Dingen wie Energiewende und Elektromobilität (e-mobility) beschäftigt, vermehrt sich gleichzeitig die Forderung nach neuen leichten Werkstoffen und den dazugehörigen Technologien. Ein Ansatz ist die Herstellung von Leichtmetallschäumen. Diese weisen bei geringer Dichte ein hohes Energieabsorptionsvermögen auf. In dieser Arbeit wurden Versuche zur Herstellung von geschlossenporigen Magnesiumschäumen über die pulvermetallurgische Route durchgeführt. Dabei wurden Schäume aus Magnesium-Aluminium-Zink-Legierung hergestellt. Dazu wurden die verwendeten Pulver untersucht und dann mittels einer geeigneten Methode gepresst. Die Verdichtung und die Verteilung der Elemente wurde gemessen. Dabei kam ein Verfahren, welches man als röntgenfluoreszensanalytische Tomographie bezeichnet, zum Einsatz. Es wurde das Verhalten der Grünlinge während des Schäumungsprozesses aufgezeichnet. Die entstandenen Schäume und porigen Strukturen wurden metallografisch untersucht und die Poren beschrieben.

In der Automobilindustrie werden Lötverbindungen zunehmend von Einpresskontakten abgelöst. Hierbei wird ein Pin mittels Übermaßpassung in eine metallisierte Bohrung eingepresst. Ein Nachteil dieser Verbindungstechnik ist die Whiskerbildung. Bei dem Werkstoffphänomen wachsen Kristalle unkontrolliert aus metallischen Oberflächen heraus. Stellt ein Whisker einen elektrischen Kontakt mit einem benachbarten Bauelement her, kommt es zu einem Kurzschluss. Um das Whiskerwachstum zu analysieren und zu bewerten wurde ein Versuchsaufbau und -ablauf entwickelt. Im ersten Schritt wurde mit dem Versuchsaufbau das Kristallwachstum an üblichen Serienteilen untersucht. Abhängig von der Orientierung können die gefundenen Whisker theoretisch einen Kurzschluss verursachen. Daher werden anschließend mögliche Abstellmaßnahmen wie Pingeometrie, Beschichtungsmaterial und Bohrungsdurchmesser untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Whiskerwachstum durch einen Wechsel des Beschichtungselementes signifikant reduziert werden kann.

Im Zuge der flächendeckenden Integration von elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen werden neuartige Herstellungsverfahren erprobt, welche die stetig steigenden produktseitigen Anforderungen an Leistung, Haltbarkeit und Sicherheit erfüllen können. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem Kunststoffisolationssystem der beiden Motorkomponenten Rotor und Stator. Durch den Kunststoff-Verguss der Kupferwicklungen werden Funktion und Stabilität der E-Maschine gewährleistet. Die vorliegende Arbeit, behandelt die Analyse von Rotoren, die durch den Prozess des Transferpressens gefertigt wurden, sowie Teilsegmente von Statoren, welche durch Duroplast-Spritzguss isoliert wurden. Zu Beginn wird der äußere Zustand der Bauteile direkt nach dem Auswerfen aus der Werkzeugform betrachtet und in Zusammenhang mit den verwendeten Prozessparametern der Anlage gesetzt. Anschließend erfolgen Versuchsreihen zur elektrischen und mechanischen Absicherung sowie die Anfertigung einzelner Querschnittsflächen der im Inneren des Bauteils vergossenen Kupferwicklungen. Durch die Auswertung der Ergebnisse wird die Qualität des Isolationssystems beurteilt, auf dessen Basis die Weiterentwicklung der analysierten Fertigungstechnik sowie die Verwendung des entsprechenden Kunststoffes bestätigt werden kann.

Das Hauptthema dieser Bachelorarbeit ist es die Wiederverwendbarkeit von AlSi10Mg-Pulver für den additiven Fertigungsprozess zu untersuchen. Dazu wurde ein SLM-Drucker der Firma EOS verwendet. Neben der Versuchen zur Wiederverwendung des Pulvers wird auch untersucht, wie sich eine hohe Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung auf das Pulver auswirkt. In beiden Fällen werden Proben aus dem Pulver hergestellt und auf ihre mechanischen Eigenschaften untersucht. Für die Wiederverwendungsversuche wird eine neue Charge an Pulver verwendet. Nach jeder Probenherstellung wird das Pulver abgesaugt und mit einem 90 [my]m Sieb gesiebt und für die nächste Bauteilherstellung verwendet. Dieser Vorgang wurde 25-mal wiederholt. Es wurden Zugstäbe, Kerbschlagproben und kleine Würfel zur Dichtebestimmung hergestellt. Auf den Kerbschlagproben wurde außerdem noch die Rauigkeit bestimmt. Nach jeder Bauteilherstellung wurde außerdem noch das Pulver charakterisiert. Zuerst wurde das die Fließfähigkeit- und Schüttdichte bestimmt. Die Partikelgrößenverteilung wurde durch 4 verschiedene Verfahren bestimmt. Mit Hilfe des Raster Elektronen Mikroskop (REM) und des Computerized Inspection System (CIS) wurden alle Pulverproben ausgewertet. Die Computer Tomography wurde nur an einer Probe durchgeführt. Die Laserdiffraktometrie wurde an 2 Proben angewandt. Um den Einfluss der Feuchtigkeit zu analysieren wurde eine neue Pulvercharge verwendet, um keine anderen Einflüsse mit einzubeziehen. Das Pulver wurde dann in einer Klimakammer gelagert. Eine Probe bei 90% relativer Luftfeuchtigkeit für einen Tag und eine andere Probe für 4 Tage bei 95% relativer Luftfeuchtigkeit. Im Anschluss daran wurden dieselben Proben wie bei der Pulverwiederverwendung hergestellt und ihre mechanischen Eigenschaften wurden untersucht.

Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurde der Einsatz der luftgekoppelten Ultraschallspektroskopie für die Materialcharakterisierung von Polymerproben experimentell untersucht. Die bisherige Ultraschallspektroskopie beschränkte sich auf die Kontakt- und Tauchtechnik. Die Methode der Luftankopplung wurde dagegen weitestgehend vernachlässigt. Die luftgekoppelte Ultraschallspektroskopie stellt eine zerstörungsfreie, kontaktlose Alternative zu der Kontakt- und Tauchtechnik in der Werkstoffprüfung und Materialcharakterisierung dar. Die Untersuchungen wurden in einer Transmissionsanordnung durchgeführt. Bei dieser Anordnung wird zur Materialcharakterisierung der transmittierte Schall mit und ohne Probe detektiert und ausgewertet. Aus den detektierten Signalen werden die Übertragungsfunktionen von Schallwandlern und Luftstrecke eliminiert. Das erlaubt eine Aussage über die akustischen Eigenschaften einer Probe. Durch die Auswertung von den erhaltenen Amplituden- und Phasenspektren können Parameter wie die Dickenresonanz, die Phasengeschwindigkeit der quasilongitudinalen Schallwellen und die akustische Dämpfung der Probe bestimmt werden. Aus der Dickenresonanz sind Materialeigenschaften wie die Dichte, die Schallgeschwindigkeit, die akustische Impedanz und der Transmissionskoeffizient ermittelbar. Für die Untersuchungen wurden quasi-homogene Polymerproben und additiv gefertigte Polymerproben verwendet. Die additiven Proben wurden dabei mittels Schmelzschichtungsverfahren gefertigt. Diese sogenannten "Füllgradproben" weisen im Inneren eine Leichtbaustruktur in Honigwabenform auf, welche vom Füllgrad abhängig ist. Die kontrollierte Änderung der inneren Struktur, durch die Variation des Füllgrades und den damit verbundenen geringeren Materialeinsatz, hat auch eine Änderung der akustischen Eigenschaften zur Folge. Der erarbeitete theoretische Ansatz wurde experimentell untersucht und validiert.

Die Weiterentwicklung von Stabilisatoren erfordert auch immer eine stetige Weiterentwicklung der Produktionsprozesse in der Automobilindustrie. Dabei findet im Unternehmen Mubea in der Fertigung schon länger die Oberflächenbearbeitung mittels Laserstrahlung Anwendung. An diesem Punkt soll diese Arbeit ansetzen und die Laserbearbeitung mittels neu entwickeltem Laser untersuchen. Dabei sind vor allem die unternehmensinternen Richtgrößen, Gummibruch und Anteile der bearbeiteten Fläche, zu untersuchen. Dazu wird ein Versuchsaufbau zur Inbetriebnahme des Lasers entwickelt. Anschließend werden statische und dynamische Haftversuche an der Laserfläche durchgeführt. Des Weiteren ist die bauteilgenaue Rückverfolgbarkeit ein wichtiger Punkt. Hierzu werden Halbzeuge mit Codes markiert, welche anschließend den Serienfertigungsprozess durchlaufen. Dabei wird versucht, diese zu jedem Prozessschritt der Fertigung eines Stabilisators auszulesen. Außerdem wird die Möglichkeit der Markierung von Fertigbauteilen zum Wegfall des Etiketts untersucht. Ein weiterer Untersuchungsgegenstand ist die Entlackung von Teilbereichen der Bauteiloberfläche mittels Laserstrahlung untersucht. Dabei ist das Hauptkriterium die Taktzeit pro Bearbeitungsfläche. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen finden Verwendung als Grundlage, um spätere Serienprozesse zu definieren und zu applizieren.

Mit dem zunehmenden Trend zur Individualisierung von Produkten, kürzeren Produktlebenszyklen und dem Druck der Kostensenkung wird die additive Fertigung zu einer wichtigen Schlüsseltechnologie. Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren zur Herstellung metallischer Bauteile. Durch einen schichtweisen Aufbau können Komponenten mit komplexen Geometrien hergestellt werden. Um das Verfahren wirtschaftlicher zu gestalten, muss jedoch die Bauzeit deutlich reduziert werden. Dies kann unter anderem durch eine Steigerung der Schichtdicke sowie über eine Erhöhung der Scangeschwindigkeit und des Spurabstands erreicht werden. Dadurch entstehen jedoch neue Herausforderungen in der Oberflächenqualität sowie im Bauteilverzug. In dieser Arbeit wird der Prozess des selektiven Laserschmelzens für dünnwandige Bauteile (1 - 3 mm Bauteildicke) aus dem Werkstoff 1.2709 dahingehend optimiert. Dafür wird mittels der statistischen Versuchsplanung (DoE) ein Regressionsmodell erstellt und ein optimierter Hatch-Parameter entwickelt. Anschließend werden die Einflüsse verschiedener Energiedichten auf die Oberfläche von Kontur, Up- und Downskin-Flächen untersucht. Zuletzt wird der neue Parametersatz an exemplarischen Bauteilen verifiziert und das Einsparpotenzial durch eine gesteigerte Volumenrate aufgezeigt.

Außenhautbauteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) für die Automobilindustrie unterliegen hohen Anforderungen bezüglich ihrer Oberflächenqualität. Derzeit werden Sichtoptikbauteile insbesondere im Resin-Transfer-Moulding (RTM) oder Prepregverfahren hergestellt. Das dabei auftretende Phänomen der Faserdurchzeichnung verursacht eine Welligkeit an der Bauteiloberfläche und stellt die größte Herausforderung zur Erreichung einer Class-A-Oberflächenqualität dar. Im Rahmen dieser Arbeit werden relevanten Prozessparameter des Nasspressverfahrens und deren Effekt auf die resultierende Oberflächenwelligkeit untersucht. Für die Beurteilung der Oberflächenqualität werden unterschiedliche Messverfahren gegenübergestellt. Die Weißlichtinterferometrie und das Messsystem "wave scan dual", das die Anteile von unterschiedlichen Wellenlängen eines optischen Profils auswertet, eignen sich für die Bewertung der Oberflächen. Im Gegensatz zum RTM-Verfahren, bei dem eine Erhöhung des Werkzeuginnendrucks zu einer Verbesserung der Oberflächenwelligkeit führt, ist eine Optimierung der Oberflächenwelligkeit durch den Werkzeuginnendruck unter den Randbedingungen des Nasspressverfahrens nicht möglich. Die Werkzeugtemperatur hat einen signifikanten Einfluss auf die Oberflächenwelligkeit, was auf das inhomogene thermische Ausdehnungsverhalten des Verbunds zurückzuführen ist. Es werden die Epoxidharzsysteme Hexion EPIKOTE 06000 und Dow VORAFORCE 5300 untersucht. Beide Harzsysteme erzielen eine ähnliche Oberflächenqualität, jedoch weist das Dow VORAFORCE 5300 eine schnellere Reaktionsgeschwindigkeit auf. Darüber hinaus werden das Potential und die Risiken der Modifikation von Epoxidharzen mit SiO2 Nanopartikeln aufgezeigt. Die SiO2 Nanopartikel reduzieren den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Harzes und führen somit zu glatten Oberflächen. Die nachträgliche Lackierung von CFK-Bauteilen für die Erreichung einer Class-A-Oberflächenqualität ist unumgänglich. Obgleich der Fokus dieser Arbeit nicht auf das Faserhalbzeug gerichtet ist, zeigt es sich, dass die Halbzeugqualität des Gewebes einen signifikanten Einfluss auf die Oberflächenqualität hat. Abschließend wird, basierend auf den Versuchsergebnissen, ein optimales Prozessfenster bestimmt, das den Anforderungen an die Oberflächenqualität bei bestmöglicher Wirtschaftlichkeit entspricht.

Das Fügeverfahren, Aluminium-Bolzenschweißen mittels Hubzündung, wird seit mehreren Jahren in der automobilen Großserienproduktion eingesetzt. Der wissenschaftliche Erforschungsgrad dieser Fügetechnik ist gering. Derzeit sind keine nennenswerten wissenschaftlichen Arbeiten verfügbar. Prozessparameter und dessen Grenzen sind bezüglich eingesetzter Werkstoffe nicht definiert. Im Rahmen dieser Masterarbeit wird der Einfluss verschiedener Bolzen- und Blechwerkstoffe auf die Schmelzbildung ermittelt. Hierzu wurden die Schmelzen der Fügepartner nicht vereint. Somit lässt sich die Schmelzentwicklung an Bolzen und Blech separat betrachten. Die zur Untersuchung herangezogenen Werkstoffe sind der 5000er und 6000er Legierungsserie zugeordnet. Das Schmelzverhalten der Fügepartner wird in verschiedenen Polungsrichtungen und Schmelzzeiten abgetastet. Prozessgrenzen für die jeweiligen Fügepartner sind ermittelt. Mittels der errungenen Kenntnisse gelingt es unter Berücksichtigung zuvor definierter Schmelzgeometrien, Prozessparameter zu definieren. Die Festigkeit der Fügeverbindung ist abgeprüft und liefert vorzeigbare Ergebnisse. Auf Basis der Versuchsergebnisse konnte eine wissenschaftlich fundierte Parameterempfehlung erstellt werden.

Die Natur zeigt uns in zahlreichen Konzepten wie das Thema Leichtbau mit einem zellularen Aufbau funktionieren kann. Die entsprechenden Strukturen von Pflanzen und Lebewesen weise eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei minimalem Gewicht auf. Als Beispiele seien hier Knochen (Spongiosa), Bambus und Korallen genannt. Zusätzlich kann mit Hilfe einer zellularen Struktur eine gute Absorption mechanischer Energie realisiert werden, beispielsweise bei der Schale von Pomelofrüchten. Die Natur zeigt uns in zahlreichen Konzepten wie Leichtbau funktionieren kann. Zellulare offen- und geschlossenporige Metalle bieten sich an diese positiven Eigenschaften in technischen Anwendungen zu übertragen. In Bereichen der Verkehrstechnik (beispielsweise Schienenfahrzeuge, Luft- und Raumfahrt), insbesondere auch im Automobilbau, ist seit Jahren die Emissionsreduzierung bzw. die Energieeinsparungen das oberste Ziel. Eine Lösung können hier gewichtsoptimierte Werkstoffe und Werkstoffsysteme anbieten. Neben der Substitution von beispielsweise Stahlwerkstoffen durch Aluminium- und Magnesiumlegierungen können poröse Metalle, insbesondere offen- und geschlossenporige Aluminiumschäume, eine innovative Alternative sein. Metallschäume zeigen gegenüber den Monomaterialien ein besseres Energie- und Dämpfungsvermögen sowie eine höhere spezifische Steifigkeit. Allerdings besitzen sie im Vergleich zum Vollmaterial geringere absolute Festigkeiten und zeigen eine stochastische Porenverteilung. Dadurch treten lokal unterschiedliche Materialkennwerte auf und eine FEM-Simulation zur Auslegung von Bauteilen wird erschwert. Das Einbringen von Partikeln oder Verstärkungsfasern (Glas-, Basalt- und Kohlenstofffasern) zu Aluminium-Matrix-Foam-Composites (AMFC) stellt eine Möglichkeit zur Beseitigung der Nachteile dar.

Die nachfolgende wissenschaftliche Arbeit untersuchte den Einfluss von Verstärkungsfasern auf die mechanischen Eigenschaften und die Mesostruktur von geschlossenporigem Aluminiumschaum. Es wurden Glas-, Basalt- und Kohlenstofffasern mit unterschiedlichen Längen und Konzentrationen verwendet. Über die pulvermetallurgische Route wurde die Aluminiumlegierung AlMg4Si8 inklusive Fasern mit Hilfe von Titanhydrid als Treibmittel aufgeschäumt und anschließend näher betrachtet. Ein Teil der hergestellten Proben wurde nach Anlehnung an die DIN 50134 Norm für zellulare Metalle druckgeprüft, um Rückschlüsse auf eine Veränderung der Materialsteifigkeit und Druckfestigkeit zu erhalten. Die restlichen Schäume wurden mittels angepassten metallografischen Methoden für die weitere digitale Bildverarbeitung vorbereitet. Mit Hilfe von automatisierten Programmen wurden die Porenverteilung und Porengröße ermittelt und die innere Schaumstruktur hinsichtlich Zellstege und Knoten untersucht. Es konnten verschiedene Effekte der Fasern auf die Eigenschaften des Aluminiumschaums ausfindig gemacht werden. Durch die gewonnenen Ergebnisse konnte das Verstärkungspotential festgestellt und die vorhandene Expertise zum pulvermetallurgischen Herstellungsprozess weiter vertieft werden.

Die Fasernasswickeltechnik ist einer der wichtigsten Herstellungsverfahren für die Fertigung von unidirektionalen (UD) faserverstärkten Kunststoffen. Hochbelastete Bauteile wie Wasserstoffdrucktanks, Antriebswellen oder auch Armierungshülsen für Permanentmagnetmotoren werden mit der Wickeltechnik hergestellt. Durch die kontinuierlich ansteigende Nachfrage an UD-Verbundwerkstoffen, ist die Faserverbundindustrie gefordert die Produktionseffizienz zur Kostenreduzierung zu steigern. Im Rahmen dieser Arbeit wurde bei der Schunk Kohlenstofftechnik GmbH die Prozessintegration der Siphonimprägnierung (SI) als neue Imprägniertechnik durchgeführt. Aktuell wird mit der Walzen- und Tauchimprägnierung mit bis zu 100 Prozent Harzüberschuss gearbeitet. Besonders für sehr teure Matrixsysteme ist mit diesen Imprägniertechniken keine Wirtschaftlichkeit mehr gegeben. Hinzu kommt, dass die Geschwindigkeit des Wickelprozesses begrenzt ist. Das Ziel der Siphonimprägnierung war es die Menge des Harzüberschusses drastisch zu reduzieren und die Wickelgeschwindigkeit zu erhöhen, bei gleichbleibender Bauteilqualität. Dafür wurden Versuchsrohre bei sukzessiv ansteigenden Geschwindigkeiten hergestellt. Simultan zur Geschwindigkeitserhöhung erfolgte die Anpassung der Dosiermenge, um den Harzüberschuss zu minimieren. Die aus den Rohren hergestellten Probekörper wurden schließlich einer Reihe an Untersuchungen unterzogen und mit Referenzproben, die mit der Walzenimprägnierung (WI) hergestellt wurden, verglichen. Die Senkung des Harzüberschusses war erfolgreich, muss aber noch durch Anpassungen Dosieranlagensoftware verbessert werden. Es zeigte sich das eine Erhöhung der Wickelgeschwindigkeit keine Minderung der Bauteilqualität zur Folge hat. Die Versuchsreihe mit der Maximalgeschwindigkeit von 75 m/min erzielte in allen Bereichen gleichwertige Ergebnisse wie die Referenzproben und wiesen zudem die höchsten Zugfestigkeiten von allen Versuchsreihen auf. Die Fadenspannung erwies sich dennoch als zu niedrig, da die Schliffbilder noch deutliche Poren- und Porenzeilen im Laminat der Bauteile aufwiesen. Es hat sich herausgestellt, dass die Laminatqualität der hergestellten Bauteile besonders von der Prozessführung abhängig ist. Störungen während der Imprägnierung verursachten nicht akzeptable Fehlstellen in den Bauteilen. Kritische Porenzeilen führten zu einer deutlichen Senkung der mechanischen Eigenschaften. Durch weitere Prozessanpassungen, wie die Erhöhung der Fadenspannung sowie der Softwareoptimierung der benutzen Dosieranlage, wird es möglich sein mit der SI porenfreie Bauteile bei einem geringen Harzüberschuss und hohen Abzugsgeschwindigkeiten zu realisieren.

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Legierungselemente, speziell Magnesium und Silizium, und Zusatzstoffe (Glasfasern) auf die Viskosität von teilerstarrten Aluminiumlegierungen. Die Viskositätsmessungen wurden in einem Rotationsviskosimeter nach der Searle-Methode durchgeführt. Dabei wurden Aluminiumschmelzen bis in die vollständige Erstarrung abgekühlt und permanent die Viskosität gemessen. Es wurden Legierungen mit unterschiedlichen Gewichtsprozent an Silizium und Magnesium gemessen. Ebenfalls wurde eine definierte Legierung mit unterschiedlichen Gewichtsprozent Glasfasern versetzt, sodass deren Einfluss auf das Viskositäts-Temperatur-Diagramm dargestellt werden konnten. Abschließend wurde das Erstarrungsverhalten der Legierung diskutiert.

Durch neue Energiekonzepte und anwachsende Sicherheitsanforderungen steigt seit Jahren das Gesamtfahrzeuggewicht. Das ansteigende Gewicht erhöht den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeuges, was wiederum zu einem erhöhten CO2 Ausstoß führt. Um den Ausstoß von Treibhausgasen zu reduzieren wird in der Automobilindustrie vermehrt auf Elektroantriebe und Leichtbau gesetzt, um schwere Fahrzeugkomponenten wie zum Beispiel das Akkupaket eines Elektro-/ oder Hybridfahrzeuges ohne Leistungsverlust integrieren zu können. Hierfür werden hoch- bis höchstfeste Stähle wie der Warmumformstahl 22MnB5 eingesetzt, welche aber wiederum Probleme bei der Werkstoffprüfung, z.B. Kopfbrüche beim Zugversuch mit sich bringen. Deshalb sollen im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche Zugprobengeometrien sowohl auf ihre mechanischen Kennwerte, als auch auf die Bruchposition untersucht werden. Dabei sollen sinnvolle Längen und Breiten der Proben erarbeitet und eine Methode/Vorrichtung für die optimierte Auswertung von Kopfbrüchen entwickelt werden. Der Vergleich der Ergebnisse soll das Potential der verwendeten Probengeometrien aufzeigen. Hierbei sollten sich die Geometrien im Wesentlichen innerhalb der Normvorgaben bewegen. Zu Vergleichszwecken werden aber auch außerhalb der Norm liegende Probenformen, zum Beispiel gekerbte Proben untersucht. Ziel dieser Arbeit ist das Aufnehmen von mechanischen Kennwerten unterschiedlicher Parameter und Vergütungszustände für den 22MnB5-Stahl, das optimierte Auswerten von Kopfbrüchen und die Untersuchung der Kopfbruchursachen. Dabei wurden die Zugversuche an A50mm und Proportionalzugproben (A5,56) durchgeführt, wobei diese zum Teil aus Platinenmaterial (Anlieferungszustand) und zum anderen Teil aus gehärteten Bauteilen (Verstärkung Längsträger II) entnommen wurden. Hierbei wurde anfänglich geprüft, inwiefern sich das Material bei den Zugversuchen verhält und ob es zu Kopfbrüchen kommt. Anschließend wurde die verwendete Geometrie und deren Auswirkung auf das Bruchverhalten und die Kennwerte ermittelt, wobei sich zeigt, dass die Genauigkeit der Werte bei größerem L0 steigt. Um die Proben miteinander vergleichen zu können, wird bei den Proportionazugproben eine einheitliche Anfangsmesslänge von L0 = 20,2 mm verwendet. Dies hat zur Folge, dass die aufgenommenen Werte nur noch gering voneinander abweichen. Trotz Geometrieanpassung treten Schwankungen im Elastizitätsmodul auf, wohingegen die gemessenen Werte für die Streckgrenze und die Zugfestigkeit annähernd konstante Messwerte ergeben haben. Bei den ganzen Versuchsreihen sind Kopfbrüche nur selten aufgetreten und die Proben meist am selben Ort im Zugstab gerissen. Deshalb wurden Härteverläufe an ungezogenen Zugstäben durchgeführt, welche aber keine Härtehotspots aufgewiesen haben. Auch durch REM-Aufnahmen und Gefügeanalysen der Bruchflächen konnte kein Unterschied zwischen mittig gebrochenen Zugstäben und kopfseitig gebrochenen festgestellt werden. Das lässt den Schluss zu, dass das Auftreten von Kopfbrüchen durch geringe Dicken, beziehungsweise Breitenunterschiede entlang des Zugstabes und durch Eigenspannungen begünstigt wird. Tritt ein Kopfbruch auf, kann die Bruchdehnung bei vorherigem Anzeichnen und anschließendem Auswerten der Zugproben mittels der für diese Arbeit entworfenen Prüfvorrichtung ermittelt werden. Hierbei weichen die in Vergleichsmessungen aufgenommenen Werte für die Bruchdehnung nur wenig von den maschinell ermittelten Werten ab, wohingegen bei der rein händischen Auswertung mittels Messschieber und zusammendrücken der beiden Zugstabhälften stärker von den maschinellen Werten abweicht. Somit können trotz eventuell auftretender Kopfbrüche vertrauenswürdige Werte für Bruchdehnung ermittelt und angegeben werden. Um die Wahrscheinlichkeit von Kopfbrüchen zu reduzieren wurden gekerbte, nicht normkonforme Zugstäbe mit runder Kerbe untersucht, welche ausnahmslos in der Stabmitte gerissen sind. Dabei ist zu beachten, dass bei zu großen Kerben die Bruchdehnung unter die in der Norm geforderten Werte fallen kann.

Im Zuge internationaler Friedensmissionen werden deutsche Streitkräfte mittlerweile weltweit eingesetzt. Bei diesen Friedensmissionen werden unter anderem geschützte Fahrzeuge eingesetzt, die das höchste Gut - das Leben der Soldatinnen und Soldaten - schützen sollen. Ein derartiger Schutz wird oftmals durch massive und dicke Stahlplatten oder mehrschichtige Hybridsysteme realisiert. Diese genutzten Systeme haben den Nachteil einer hohen Masse, was wiederum die Mobilität der geschützten Fahrzeuge reduziert. Um den damit verbundenen logistischen Aufwand und die Mobilität bei gleichbleibendem Schutz zu reduzieren bzw. zu steigern, werden für alternative Schutzsysteme neue Werkstoffentwicklungen, neue Fertigungstechnologien und alternative Bauweisen untersucht und eingesetzt. Eine Möglichkeit, ein alternatives Schutzsystem zu realisieren, ist die Verwendung von cermetischen Schichten. Diese cermetischen Schichten können beispielsweise auf Stahlplatten, unter Verwendung der thermischen Spritztechnik, aufgebracht werden. Der Einsatz von beschichteten Stahlplatten hat den Vorteil, dass sie im Vergleich zu reinen Stahlplatten dünner ausgelegt werden können und somit Gewicht gespart werden kann. Diese Leichtbaulösung neigt allerdings aufgrund der dünneren Plattendicke beim Einwirken einer definierten Masse mit hoher kinetischer Energie zur elastischen Ausbeulung. Als Folge dieser elastischen Ausbeulung kann es zum globalen Abplatzen der cermetischen Beschichtung kommen, wodurch das Schutzpotenzial reduziert wird. Durch die in dieser Masterarbeit untersuchte Sandwichstruktur - cermetische Schicht/Aluminium/Aluminium-Schaum/Aluminium - soll aufgrund der hohen Energieabsorption der geschäumten Kernlage das elastische Ausbeulen der Grundplatte und somit das globale Abplatzen der cermetischen Beschichtung reduziert bzw. verhindert werden. Der Einschlag einer definierten Masse mit hoher kinetischer Energie wurde in dieser Masterarbeit durch einen eigens hierfür aufgebauten Fallversuch realisiert. Auf Basis der durchgeführten Arbeiten und Untersuchungen werden die ausgewählten thermisch beschichteten und geschäumten Sandwischstrukturen für die Anwendung im Bereich Schutz analysiert und bewertet. In dieser Masterarbeit konnte gezeigt werden, dass die cermetische Schicht, welche mittels des thermischen Flammspritzens aufgebracht wurde, beim Einschlag einer definierten Masse aus einer festgelegten Fallhöhe nur in unmittelbarer Umgebung des Einschlagslochs abplatzt. Das bei massiven Stahlplatten auftretende globale Abplatzen konnte demnach verhindert werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass das Deformations- und Energieabsorptionsverhalten der Sandwichstruktur von der Dicke der Beschichtung, der Dicke der Sandwichstruktur und von der Anzahl und Position von Defekten innerhalb der geschäumten Kernlage entscheidend beeinflusst wird.

Die Entformung von Glasfaser verstärkten Kunststoffen (GFK) ist ein entscheidender Schritt in der GFK-Fertigung, dessen Gelingen von der Funktion der für die Formwerkzeuge verwendeten Trennmittel abhängt. Die bislang applizierten Flüssig-Trennmittel zeigen dabei folgende Nachteile auf: sie sind lösemittelbasiert und damit umweltbelastend, aufgrund der häufigen und manuellen Applikation zeit- und kostenintensiv sowie unzuverlässig, was einen möglicherweise schädigenden Trennmittel-Übertrag auf die weiter zu bearbeitenden Bauteile betrifft. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher der Einsatz von am Markt verfügbaren Permanent-Trennschichten analysiert werden, mit dem Ziel, die genannten Nachteile im Sinne einer höheren Automatisierung, Kostenreduktion, Umweltverträglichkeit und letztlich Verlässlichkeit des Fertigungsprozesses zu beseitigen. Es werden die Phänomene der Adhäsion bzw. Tribologie betrachtet, die entscheidend für die Funktion eines dauerhaft wirksamen Trennmittels sind. Bei der Betrachtung der Klebe- und Ahäsionsvorgänge werden sowohl die theoretischen Grundlagen aufgezeigt als auch die Adhäsionsneigung von Werkstoffen und deren Ursachen behandelt. In gleicher Weise werden auch die tribologischen Grundlagen behandelt, wobei hier bisher in der Literatur beschriebene Erkenntnisse zu Permanenttrennmitteln einbezogen wurden. Unter Berücksichtigung dieser Grundlagen werden in drei aufeinander aufbauenden Versuchsreihen Entformungsversuche mit unterschiedlich konzipierten Permanent-Trennschichten, aufgetragen auf Aluminium-Formwerkzeuge zur Herstellung von Glasfaser verstärkten Phenolharz-Bauteilen, durchgeführt. Schließlich werden die in der Arbeit erfassten Einflüsse auf das Entformungsverhalten und deren Interaktionen modellhaft dargestellt, um die mechanistischen Vorgänge der Belastung in einer Permanenttrennschicht zu betrachten und hieraus Rückschlüsse auf ein verbessertes Leistungsverhalten derartiger Schichten zu ziehen. Weiterhin werden Empfehlungen für den Aufbau von Permanenttrennschichten und deren Monitoring im Industrie-Einsatz gegeben. In Summe lässt sich Folgendes zusammenfassen: Während die Oberflächenenergie die physikalisch-chemische Adhäsion zweier kontaktierender Werkstoffe steuert, kann es bei rauhen Oberflächen zu mechanischer Verklammerung zwischen den Kontakt-Partnern kommen. In Kombination mit dem Trennschichtaufbau (homogen, inhomogen, heterogen / einschichtig, mehrschichtig) sowie dessen thermisch-mechanischem Verhalten wird letztlich das Reibungs- bzw. Verschleißverhalten der Trennschicht begründet. Um das Entformungsverhalten von Bauteil und beschichtetem Formwerkzeug umfassend analysieren zu können, muss jedoch auch das thermisch-mechanische Verhalten von Werkzeugsubstrat und Bauteil sowie die Chemie des Bauteils berücksichtigt werden. Im Falle einer rauhen Nickel/Silikon-Trennschicht hat sich gezeigt, dass Entformungen nur möglich waren, nachdem das Aluminium-Werkzeug auf Raumtemperatur abgekühlt und es somit zu einer Relativverschiebung zwischen schrumpfendem Formwerkzeug und starrem, duroplastischem Bauteil gekommen war. Gleichzeitig wurde ein deutlicher Verschleiß der Silikon-Decklage festgestellt, welche nicht fest genug in der verschleißfesteren Nickel-Unterschicht verankert war, was das Anhaften von Harz auf der Unterschicht ermöglichte. Der direkte Vergleich zweier relativ glatter, fluorpolymerbasierter (PFA) Trennschichten ließ weiterhin erkennen, dass zwar in beiden Fällen Entformungen im heißen und damit schrumpffreien Zustand von Werkzeug und Bauteil möglich waren, sich aufgrund der unterschiedlichen Konzepte zum Trennschichtaufbau jedoch auch ein unterschiedliches Verschleißverhalten einstellte: während die einschichtige PFA-Trennschicht eher einen vereinzelten, in die Tiefe gehenden Angriff aufwies (kohäsive Energiedissipation / Kraftableitung in die Schicht bis hinab zum Aluminiumsubstrat), stellte sich bei der zweischichtigen Trennschicht, bestehend aus verschleißfester PEEK-Unterschicht und trennaktiver PFA-Decklage, eher ein breitgefächerter Verschleiß entlang der Trennschichtoberfläche ein (adhesive Energiedissipation / Kraftableitung entlang der Grenzschicht PEEK/PFA). Neben dieser verstärkten, flächigen Oberflächen-Aufrauhung führte auch eine damit einhergehende, partielle Freilegung der adhäsiven PEEK-Unterschicht zu einer verstärkten Anhaftung der Harzbauteile. In Konsequenz konnten hier weniger Entformungen als im Fall der einschichtigen PFA-Trennschicht umgesetzt werden. Die bei beiden Trennschichten erfolgte Zugabe von fein verteilten, anti-adhäsiven Glimmerpartikeln ließ keine Verbesserung des Entformungsverhaltens erkennen, wobei einzelne Partikel im Entformungsverlauf wegerodiert wurden. Mit dem Fazit, dass die Leistungsfähigkeit der aktuell am besten funktionierenden, polymerbasierten Permanent-Trennschichten eher als semi-permanent einzustufen ist, wird hinsichtlich einer optimierten Trennschicht-Konzeption Folgendes empfohlen: zunächst sollte auf mehrschichtige Systeme verzichtet und stattdessen die Konzeption einschichtiger Trennschichten bzw. die Implementierung von trennaktiven Partikeln innerhalb einer verschleißfesten / alterungsresistenten Matrix weiter verfolgt werden (z.B. Nickel / PTFE Kombination). Im Weiteren sollten sowohl die Oberflächenrauhigkeit (Verklammerungpotential) als auch die Oberflächenenergie (Benetzungsneigung) der Trennschicht möglichst gering sein. Dabei sollte die klassische Kontaktwinkelmessung zur Bestimmung der Oberflächenenergie (Prüfmedien: Wasser, Diiodomethan und Ethylenglycol) genutzt werden, um die Polarisierung der Trennschichtoberfläche zu bestimmen. Ist die Polarisierung der Trennschichtoberfläche der Polarisierung des benetzenden Mediums möglichst entgegengerichtet, so ist grundsätzlich von einer geringen, chemisch/physikalisch bedingten Interaktion der Kontaktpartner auszugehen. Für die Prognose der tatsächlich eintretenden Trennschicht-Benetzung bei variierender Oberflächenrauhigkeit sollte dann jedoch der Kontaktwinkel zwischen (mehr oder weniger rauher) Trennschichtoberfläche und konkretem Bauteil-Medium (z.B. Harz) untersucht und nach Wenzel bewertet werden. Ist die Trennschicht zudem möglichst starr, kann ein größerer Anteil der Entformungsenergie für das Anlösen der Grenzfläche zwischen Trennschicht und Bauteil verwendet werden (weniger Energiedissipation ins Trennschichtinnere bei deren Verformung). Erste Ansätze dieser Arbeit zur zerstörungsfreien Prozesskontrolle haben gezeigt, dass es durch die berührungslose Untersuchung mittels eines Laser-Scanning Mikroskopes möglich ist, den fortschreitenden Verlauf des Trennschichtzustandes im Sinne einer Fehlstellenzunahme (Kratzer, Aufrauhung, Abrieb) respektive Harzanreicherung auf Mikroskala zu verfolgen. Weitere Analysen, vor allem auf vertikalen Formwerkzeugflächen und unter Auswertung größerer Messfenster, könnten zukünftig genutzt werden, um einen Grenzwert an zulässigen Fehlstellen respektive Harzanreicherung festzulegen, so dass ein gravierendes Versagen der Trennschicht bzw. eine Zerstörung von Werkzeug und Bauteil verhindert werden können. Ebenso könnte ein weiterer Ansatz dieser Arbeit, einen Harztropfen hinsichtlich seines geometrischen Aushärtungsprofils zu analysieren, zur Vorhersage einer nachlassenden Trennaktivität herangezogen werden. Im Fall einer bereits mehrfach genutzten Trennschicht konnte an der Grenzfläche Trennschicht / Harz ein geringerer Benetzungsrückgang als im Fall einer ungenutzten Trennschicht verzeichnet und somit eine Trennschichtdegradation nachgewiesen werden.

Metallschäume besitzen viele für den Fahrzeug- und Leichtbau interessante Eigenschaften, wie eine niedrige Dichte oder ein hohes Energieabsorptionsvermögen. Trotzdem konnten sich Metallschäume bislang nicht industriell durchsetzen. Der Grund hierfür liegt nicht zuletzt in den generell schlechteren mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu ihren kompakten Gegenstücken. Das Ziel dieser Arbeit ist es die mechanischen Eigenschaften von pulvermetallurgisch hergestellten Aluminiumschäumen basierend auf AlSi8Mg4 durch eine eigens durchgeführte Faserverstärkung zu verbessern. Als Verstärkungsfasern kommen hierbei sowohl Glas-, Kohlenstoff- als auch Basaltfasern zum Einsatz. Bei den Kohlenstofffasern sollen zusätzlich noch geeignete Parameter für eine Wärmebehandlung mit dem Ziel einer optimierten Faser-Matrix-Anbindung ermittelt werden. Die mechanischen Eigenschaften werden im Druckversuch ermittelt und an den geprüften Aluminiumschäumen wird eine metallographische Versagensanalyse durchgeführt.

In ökonomischer sowie ökologischer Hinsicht rückt der Leichtbau im Fahrzeugbau immer weiter in den Vordergrund. Die konsequente Umsetzung dieses Themas erfolgt zum einen über Stoffleichtbau, wobei der herkömmliche Stahl beispielsweise durch Stahl mit verbesserten Eigenschaften oder durch völlig neue Metalle wie Aluminium ersetzt wird. Zum anderen muss bei der Substitution des Stahls durch Aluminium auf konstruktive Mittel zurückgegriffen werden, da sich das Konzept des Stahl-Karosseriebaus nicht immer vollständig in entsprechender Serie auf Aluminium übertragen lässt. Für den Karosseriebau mit Aluminium werden derzeit drei Konzepte angewandt: Die Blechschalenbauweise, die Spaceframe-Konstruktion (mit der sich ein Aluminiumeinsatz von bis zu 100 % in der Karosserie realisieren lässt) sowie die Aluminium-Hybridbauweise. Im Karosseriebau werden hauptsächlich Aluminiumknetlegierungen der 5xxx sowie der 6xxx-Serie verwendet. Die 5xxx-Serie bildet allerdings bei Verformung Fließfiguren aus, weshalb diese Legierungen im Sichtbereich nicht eingesetzt werden können. Daher werden für Außenhautlegierungen die fließfigurenfreien 6xxx-Legierungen (AlMgSi) eingesetzt. Mit steigender Lagerdauer bilden sich Mg2Si-Ausscheidungen, welche mit der Zeit eine zunehmende Verfestigung des Materials verursachen. Die übliche Garantiespanne auf die Kennwerte der Legierung beträgt sechs Monate. Im Rahmen dieser Arbeit wird untersucht, ob zwei spezielle Außenhaut-Legierungen über einen Gesamtzeitraum von zwölf Monaten ab Lösungsglühen verwendbar sind. Da Stahl dennoch eine wichtige Komponente des Karosseriebaus darstellt, wird auch bei sechs Karosseriestählen unterschiedlicher Festigkeitsklassen eine Untersuchung über die Erweiterung des Garantiezeitraumes auf zwölf Monate ab Verzinkung durchgeführt. Ein weiterer Aspekt der Untersuchung an Aluminium ist die experimentelle Ermittlung der Wirkung unterschiedlicher Lagertemperaturen auf das Aushärtungsverhalten einer AA 6014 Legierung. Der Werkstoff wird hierzu über einen Zeitraum von vier Monaten geprüft. Ziel dieser Arbeit ist eine Bewertung aller untersuchten Werkstoffe hinsichtlich der verwendeten Auslagerungsdauer und -temperatur. Hierzu werden über den jeweiligen Untersuchungszeitraum monatlich Zug- und Biegeversuche (mit und ohne Vordehnung des Materials), Erichsen-Tiefungen, Näpfchen-Tiefziehversuche nach Swift sowie metallographische Gefügeanalysen durchgeführt. Abschließend wird mittels rasterelektronenmikroskopischer Analyse der Bruchflächen ausgewählter Zugproben ein Bezug zwischen Lagerdauer/-temperatur und Aushärtung hergestellt. Für die Beurteilung der Lagerfähigkeit des Materials bei unterschiedlichen Raumtemperaturen wird das Material bei tiefen Temperaturen (-24 ˚C sowie 7 ˚C), erhöhter Temperatur (50 ˚C) sowie Raumtemperatur (als Referenz) ausgelagert. Dabei wird das Material für die tiefen Temperaturen (sowie eine Raumtemperatur-Referenz) selbst lösungsgeglüht. Im Zuge dieser Untersuchungen wird ermittelt, ob sich die Lagerdauer einer schnellaushärtenden Legierung auf den Lackeinbrennungsprozess und die damit verbundene Festigkeitssteigerung des Materials auswirken. Aus den Ergebnissen der durchgeführten Versuche wird deutlich, dass die Verfestigung der untersuchten Aluminiumlegierungen innerhalb eines Jahres langsamer voranschreitet als erwartet. Dies bedeutet, dass die Grenzen der mechanischen Kennwerte auch nach zwölf Monaten noch nicht überschritten sind. Bei beiden Aluminiumlegierungen kann deshalb eine Erweiterung des Lagerzeitraumes auf zwölf Monate ab Lösungsglühen vorgenommen werden. Auch bei den analysierten Stählen kann aufgrund der vorliegenden Ergebnisse der jeweils festgelegte Auslagerungszeitraum verdoppelt werden. Die Untersuchung der Lagertemperaturen hat ergeben, dass eine Auslagerung bei erhöhten Temperaturen nur mit Einschränkung möglich ist. Eine Auslagerung bei tiefen Temperaturen verlangsamt zwar das Ausscheidungsverhalten, jedoch kann der extreme energetische Aufwand durch die vergleichsweise geringe Auswirkung auf die mechanischen Kennwerte nicht gerechtfertigt werden. Insgesamt wird deutlich, dass sich die Verfestigung des Materials auf die Zugversuche auswirkt, auf die Biege-, Tief- und Streckzieheigenschaften jedoch wenig Einfluss hat. Anhand der Bruchflächen über zwölf Monate kann dies bestätigt werden. In der Bruchstruktur der verschiedenen Lagertemperaturen sind jedoch keine Unterschiede erkennbar. Auf Basis dieser Arbeit kann als nächster Schritt ein Betriebsversuch in Betracht gezogen werden.

Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeptionierung eines Wärmerückgewinnungssystems zum Einsatz am Aluminium Schmelzofen. Dazu werden im Stand der Technik unterschiedliche Ofentypen vorgestellt und deren Einsatzzweck erläutert. Anschließend werden Verfahren zur industriellen Energierückgewinnung aufgeführt. Der untersuchte Aluminium Schmelzofen der ZPF GmbH ist bei der Mahle GmbH in Rottweil im Einsatz. Einer Analyse der aktuellen Betriebsweise schließt sich die Auswahl eines Luft-Wasser-Wärmetauschers im Bypass zur Berwertung der Energie aus dem heißen Abgas an. Unterschiedliche Konzepte werden vorgestellt und hinsichtlich ihrer Prozess- und Betriebssicherheit bewertet. Besonders gewichtet wird außerdem die Prozesssicherheit des Ofens und die Amortisationszeit des Wärmerückgewinnungssystems. Nach der Auswahl eines für den Einsatzfall passenden Energierückgewinnungssystems wird daraus ein Konzept entwickelt, sowie dessen Vorteile und Risiken aufgezeigt. Zuletzt werden im Ausblick noch weitere Energieeinsparpotentiale aufgezeigt.

Faserverstärkte Kunststoffe stellen einen wichtigen Verbundwerkstoff für den automobilen Leichtbau dar. Die Hauptvorteile gegenüber metallischen Leichtbauwerkstoffen sind die hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten bei einer wesentlich geringeren Dichte. Die Eigenschaften der Faserverbunde lassen sich dabei maßgeblich über die Auswahl der Verstärkungsfaser, der Faserlänge, des Faseranteils, der Faserausrichtung sowie des gewählten Matrixsystems beeinflussen. Daher können die mechanischen Eigenschaften der faserverstärkten Kunststoffe sehr gut für den konkreten Belastungsfall ausgelegt werden. Für die Herstellung der Leichtbaustrukturen werden bevorzugt endlosfaserverstärkte Gewebe in Form von imprägnierten Kohlenstofffaserhalbzeugen, sogenannten Prepregs, verwendet. Bei der Drapierung der Gewebe auf die Form des herzustellenden Bauteils bilden sich Scherwinkel innerhalb der Gewebe, die eine Verschiebung der Faserlagen zur Folge haben. Besonders bei dreidimensionalen Geometrien können durch unterschiedliche Radien sehr große Scherwinkel entstehen, die zu einer Faltenbildung im Gewebe führen. Dadurch kommt es zu einer Dickenänderung des Gewebes sowie der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. Im Zweifelsfalle können die entsprechenden Bauteile keiner Verwendung zugeführt werden, da sie den mechanischen Ansprüchen nicht genügen. Um diesem erhöhten Ausschuss entgegen zu wirken wird der Darpiervorgang über Software Programme wie FiberSIM zunächst simuliert. Es zeigen sich große Unterschiede zwischen den simulierten und dem real erhaltenen Ergebnissen, da die genaue Kenntnis über das Drapierverhalten der verwendeten Gewebe fehlt. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit das Scherverhalten zweier endlosfaserverstärkter Kohlenstoffprepregs bei der ZF Friedrichshafen AG untersucht. Die Untersuchungen für diese Arbeit wurden über den picture frame test (PFT) mit einem neuartigen Scherrahmen der ZF Friedrichshafen AG durchgeführt. Im Gegensatz zu anderen Scherrahmen besteht bei diesem die Möglichkeit die Drehpunkte des Rahmens variabel zu verschieben, wodurch ein Einfluss auf das Scherverhalten der Proben erwartet wurde. Neben der Berechnung des Scherwinkels aus den Messdaten der verwendeten Zugprüfmaschine erfolgte ebenso die berührungslose Bestimmung des Scherwinkels durch das optische Dehnungsmesssystem ARAMIS. Mit Hilfe der Versuchsergebnisse konnte damit ein Vergleich beider Systeme vorgenommen werden, wobei sich eine gute Übereinstimmung zeigte. Neben der Inbetriebnahme und Optimierung des Scherrahmens konnte durch die umfangreichen Versuche mit Unterstützung des ARAMIS-Systems festgestellt werden, dass die beiden untersuchten Prepregmaterialen ein signifikant anderes Scherverhalten aufzeigten als erwartet wurde. Außerdem konnte gezeigt werden, dass die Drehpunkte einen wesentlichen Einfluss auf das Scherverhalten der Proben haben. Dies ist an Hand der aufgestellten Kraft-Weg-Scherwinkel-Korrelationen deutlich zu erkennen.

Die Prozesskette des Gesenkschmiedens wird ganz wesentlich durch die Stadienfolge bestimmt, in welcher die Art und Anzahl der notwendigen Umformschritte festgelegt wird. Die Annäherung der Ausgangsform an die Endform durch die Massevorverteilung ist gerade bei komplex geformten Bauteilen, wie dem Radträger, von großer Bedeutung. Die dazu erforderlichen Vorformoperationen haben einen entscheidenden Einfluss auf die Bauteilqualität, den Gratanteil, den Gesenkverschleiß, den Materialeinsatz und somit auf die Wirtschaftlichkeit des Fertigungsprozesses. Im Rahmen dieser Masterarbeit werden für das Gesenkschmieden von Radträgern aus Aluminiumknetlegierungen alternative Vorformoperationen für die Hirschvogel Aluminium GmbH entwickelt und deren Umsetzbarkeit in die Praxis bewertet. Dazu werden Masseverteilungsanalysen durchgeführt und die einzelnen Umformschritte mithilfe von FEM-Simulationen untersucht.

Nasslaufende Doppelkupplungssysteme finden in der Automobilbranche zunehmend Anwendung. Im Zuge der immer höher werdenden Leistungsdichte steigen ebenfalls die Anforderungen an den Komfort sowie die Schaltdynamik. Um ein gleichmäßiges Anfahrverhalten realisieren zu können, müssen alle Komponenten einer Lamellenkupplung einem hohen Qualitätsstandard entsprechen. Eine Ursache für die Minderung des Fahrkomforts ist auf das Bauteil Reiblamelle zurückzuführen. Durch einen erhöhten Restschmutzeintrag in Folge der spezifischen Fertigung, treten Messfehler bei der automatisierten Montage auf. Daraus resultierten Ungleichförmigkeiten bei der Momentenübertragung. Die vorliegende Masterarbeit liefert ein Reinigungskonzept zur Reduzierung des Restschmutzeintrages durch den Papierreibbelag einer Reiblamelle in eine Doppelkupplung. Zur Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt eine Prozesskettenanalyse. Auf der Grundlage von definierten Voruntersuchungen werden in diesem Zusammenhang die zu untersuchenden Prozessschritte festgelegt. Mit Hilfe eines Ishikawa-Diagramms werden davon ausgehend die Haupteinflussgrößen ermittelt. Für alle Versuchsteile der durchgeführten Untersuchungen wird durch eine definierte Analysemethode der Restschmutzgehalt bestimmt. Durch die dabei erlangten Ergebnisse wird die Ursache für den erhöhten Restschmutzgehalt identifiziert. Aufbauend auf dem Ist-Zustand wird ein Soll-Zustand definiert. Die Hauptanforderung entspricht dabei der Verbesserung der technischen Sauberkeit zur Einhaltung der Restschmutzspezifikation der Reiblamelle. Für die Umsetzung dieser Forderung werden Reinigungskonzepte entwickelt. Mit Hilfe einer experimentellen Versuchsreihe werden die unterschiedlichen Konzepte analysiert und bewertet. Dabei erfolgt eine Gegenüberstellung der Konzepte durch eine visuelle Beurteilung und eine Analyse bezüglich des Restschmutzes. Ausgehend von der Konzeptbewertung und mit Hilfe einer Nutzwertanalyse wird ein Reinigungskonzept ausgewählt. Abschließend wird die Umsetzbarkeit des Konzeptes geprüft sowie Aussagen über Ausblick und Folgerung getroffen.

Motorische Anlaufringhälften sind Axiallager mit einer Umfangslänge von 180˚. Anwendung finden diese in Verbrennungsmotoren von Pkws und Lkws. Während des Kupplungvorgangs entstehende Axialkräfte der Kurbelwelle werden von motorischen Anlaufringhälften aufgenommen. Durch permanent steigende Ansprüche an das Automobil, beispielsweise die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Verminderung der CO2-Emissionen, resultieren ebenfalls steigende Anforderungen an die motorischen Anlaufringhälften. Diese steigenden Anforderungen konnten bisher über eine Überdimensionierung der Axiallager kompensiert werden. Ihre sichere Funktion war somit gewährleistet. Die Performanzgrenze von motorischen Anlaufringhälften ist erreicht. Dieser Entwicklung soll durch die Halbierung der Wanddickentoleranz und durch die Reduzierung der Ebenheitstoleranz von motorischen Anlaufringhälften entgegengewirkt werden. Wird die Ebenheitstoleranz reduziert, kann ein punktueller Verschleiß des Axiallagers verhindert werden. Es wird eine flächenhafte Beanspruchung erzielt. In dieser Arbeit wird zunächst eine umfassende IST-Analyse zu den beiden Merkmalen, Wanddicke und Ebenheit, an fünf verschiedenen Typen von motorischen Anlaufringhälften durchgeführt. Es werden verschiedene Messmethoden zur Bestimmung von Wanddicke und Ebenheit angewendet. Aus den Ergebnissen der IST-Analyse konnten Tendenzen und Systematiken bezogen auf die beiden Merkmale abgeleitet werden. Des Weiteren wird eine vollständige Prozesskettenanalyse von motorischen Anlaufringhälften durchgeführt. Ein kritisches Hinterfragen der momentan eingesetzten Messverfahren und die Durchführung der Messung bezogen auf Häufigkeit und Anzahl der Messpunkte ist ein weiterer Aspekt der Arbeit. Potentielle Einflussfaktoren, welche sich u.a. aus den Erkenntnissen der IST-Analyse und der Prozesskettenanalyse ergeben, werden in einem Ishikawa-Diagramm aufgeführt. Anschließend werden die Einflussfaktoren systematisch bewertet. Sechs Einflussfaktoren konnten aus den Einflussgrößen-/Zielgrößenmatrizen bestimmt werden, welche zu einer Minimierung der Wanddicken- und Ebenheitstoleranz beitragen. Es wird ein Screeningversuchsplan aufgestellt. Abschließend wird ein weiteres Vorgehen für die Bestimmung und Festlegung von Prozessparameter bezüglich der Reduzierung der beiden Toleranzen dargelegt.

Der Einsatz von Metallschäumen, insbesondere von Aluminiumschäumen, wird heutzutage noch sehr oft durch die, im Vergleich zu den Monomaterialien schlechteren mechanischen Eigenschaften, begrenzt. Eine Verbesserung der Druckfestigkeiten, Biegefestigkeiten und des Energieabsorptionsvermögens ist hierbei das Ziel der vorgestellten Untersuchungen. Metallische, zelluläre Werkstoffe weisen eine Vielzahl einzigartiger Eigenschaften auf, die neuartige Anwendungen jenseits der bekannten Werkstoffe erlauben. Besonders hervorzuheben ist ihre geringe Dichte und somit eine geringe Masse im Verhältnis zum Volumen, eine hohe Druckfestigkeit und ein gutes Dämpfungsvermögen. In diesem Vortrag werden aktuelle Untersuchungen zur komplexen Herstellung, zu den Eigenschaften und Analysen von verstärkten geschlossenporigen Aluminiumschäumen im pulvermetallurgischen Verfahren vorgestellt. Als Verstärkungsmaterial kommen dabei Glasfasern, Kohlenstofffasern und CNT zum Einsatz.

Entscheidend für die Steifigkeits- und Festigkeitskennwerte von CFK-Bauteilen ist der Faservolumengehalt. Durch den Einsatz neuer Verfahrensvarianten des großserientauglichen RTM-Prozesses, wie das HD-RTM-Verfahren oder das C-RTM-Verfahren, kann in CFK-Bauteilen ein Faservolumengehalt von bis zu 60 Vol.% erzielt werden. Trotz einer hohen Prozesssicherheit können bei der Fertigung von CFK-Bauteilen Schwankungen in den Bauteildickentoleranzen auftreten. Ursachen sind die erreichbaren Werkzeugtoleranzen und die Fertigungsparameter. Die Abweichungen von der Solldicke wirken sich auf den Faservolumengehalt und die mechanischen Eigenschaften aus. Zuerst werden im HD-RTM-Prozess Prüfplatten mit einer unterschiedlichen Faserlagenanzahl realisiert. Sie dienen zur Untersuchung des Einflusses der Fasermenge auf den Faservolumengehalt und die mechanischen Eigenschaften. Zusätzlich werden im selben Verfahren Prüfplatten mit unterschiedlichen Plattenstärken bei konstanter Faserlagenanzahl gefertigt. Durch die Variation der Harzmenge werden mögliche prozessbegleitende Schwankungen untersucht. In einem nächsten Schritt werden an den im HD-RTM-Prozess gefertigten Prüfplatten Untersuchungen zur Bestimmung des Faservolumengehalts durchgeführt. Es werden vier Verfahren zur Ermittlung des Fasergehalts herangezogen. Neben der Bestimmung über das Preformgewicht und die Verbunddichte, wird eine Glühverlustbestimmung im Mikrowellenveraschungsofen durchgeführt. Zuletzt erfolgt ein Abgleich über die nasschemische Analyse. Die mechanischen Eigenschaften werden unter Zug-, Druck- und Vier-Punkt-Biegebelastung ermittelt. Es werden so faser- und matrixdominierende Kennwerte untersucht. Der Einfluss der unterschiedlichen Faser- und Harzmengen auf die mechanischen Eigenschaften wird herausgearbeitet. Abschließend erfolgt ein wertender Vergleich und eine Diskussion der praktisch ermittelten Fasergehalte und mechanischen Kennwerte. Es wird eine Empfehlung für die zukünftige Vorgehensweise bei der Bestimmung des Fasergehalts in CFK-Bauteilen gegeben. Zudem wird aufgezeigt wie künftig mit Bauteildickentoleranzen bei einer Materialcharakterisierung umzugehen ist und welchen Einfluss die Erhöhung der Fasermenge auf die mechanischen Bauteileigenschaften nimmt.

Eine Erhöhung der Festigkeiten metallischer Werkstoffe ist ein andauerndes Entwicklungsziel. Für Monomaterialien oder auch Verbundwerkstoffe sind hier in letzten Jahren viele Ansätze entwickelt worden. Bei den Metallschäumen hingegen wurde eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bisher hauptsächlich durch die Anwendung als Kernmaterial in einem Sandwichverbund erreicht. Faserverstärkte Aluminiumschäume wurden bisher weder in der Literatur erwähntnoch imBereich der Forschung und Entwicklung näher untersucht. Infolge dessen sind auch die durch dieGlasfasern veränderten Eigenschaften, derdadurch noch komplexerwerdende Herstellungsprozess und auch entsprechendeSimulations- und Berechnungsansätze nicht untersucht worden. Mit Hilfe der pulvermetallurgischen Herstellungsroute konnten glasfaserverstärkte geschlossenporige Aluminiumschäume erfolgreich hergestellt werden. Der Glasfaseranteil betrug dabei bis zu 2 Gewichtsprozent. Für diese neuen Faserschaumverbunde wurde ein zweistufiges Kompaktierungsverfahren entwickelt. Mit einer definierten Temperaturführung konnten anschließend die Pulverpresslinge zuglasfaserverstärkten geschlossenporigen Aluminiumschäumen mit einer Aufschäumrate von 500% - 600% hergestellt werden. Dabei lag eine gleichmäßige Verteilung der Glasfasern in den Aluminiumschaumproben vor. Eine Agglomeration oder eine durch die Kompaktierung hervorgerufene Ausrichtung der Glasfasern konnte nicht beobachtet werden.

Im Laufe der letzten Jahre hat der Leichtbau immer mehr an Bedeutung gewonnen. Sei es um Grenzwerte im Transportwesen einzuhalten, Energie beim Betrieb von Maschinen einzusparen oder größere Dimensionen bei Konstruktionen zu erreichen. Bisher wurde bei Leichtbau zuerst an die Verwendung von Kunststoff, GFK, CFK oder auch Aluminium als massives Material gedacht. Doch die wenigsten denken an Metallschaum. Durch die zellulare Struktur verspricht dieses Material bei einer sehr geringen Dichte eine relativ hohe Steifigkeit. Trotz intensiver Forschung an diesem Material bestehen nach wie vor große Kenntnislücken. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Ermittlung mechanischer Eigenschaften von faserverstärkten Aluminiumschäumen. Zunächst wurde eine Schäumform konzipiert und umgesetzt, um die benötigten Proben herzustellen. Desweiteren wurden verschiedene Versuche zum Aufschäumverhalten der verwendeten Legierungen durchgeführt, um die Herstellungsparameter zu untersuchen. Weiterhin wurde untersucht, wie sich Glasfasern auf das Aufschäumverhalten auswirken. Zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften wurden die hergestellten Proben schließlich Druckversuchen unterzogen.

Leichtbau gewinnt in vielen Bereichen, wie z.B. in der Automobilindustrie oder im Flugzeugbau, immer mehr an Bedeutung. Metallschäume sind damit ein optimales Material um im Leichtbau einen großen Fortschritt zu erlangen. Ziel dieser Arbeit ist es, Kohlenstoff-Nanoröhren in die Metallschäume zu integrieren und somit die bereits guten Eigenschaften der in dieser Arbeit verwendeten Aluminiumschäume weiter zu verbessern und neue Eigenschaften hervorzubringen. Hierzu werden die Legierungsbestandteile der Schäume in Pulverform mit den CNT's in einer Kugelmühle vermischt. Anschließend wird das gemischte Pulver heißgepresst und der daraus entstehende Pressling aufgeschäumt. Das Pulver wird vor dem Pressen einer Partikelanalyse unterzogen um den Partikelzustand nach verschiedenen Mahldauern zu betrachten und zu untersuchen. Der Pressling wird auf Risse und die Partikelzusammensetzung untersucht und somit wird auf die Schäumbarkeit des Presslings geschlussfolgert. Bei dem Schaum wird das Gefüge analysiert und es wird nach Gründen gesucht für misslungene Schäumversuche. Des Weiteren werden die Presslinge und die Schäume, welche CNT's enthalten, auf dessen Verteilung geprüft. Am Ende der Arbeit wird dargelegt welchen Effekt verschiedene Parameter der Kugelmühle, als auch verschiedene Pulverzusätze, wie z.B. das PCA, auf den Schaum haben.

Wie in allen Bereichen des Transportwesens hat auch in der Luftfahrt die effiziente Nutzung der eingesetzten Energie Priorität. Der für die Fortbewegung notwendige Energiebedarf und der daraus resultierende Schadstoffausstoß werden direkt durch die Masse des Luftfahrzeuges beeinflusst. Diesem Zusammenhang folgend werden große Anstrengungen in der Entwicklung unternommen, um die Masse zukünftiger Flugzeuge deutlich zu senken. Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines neuartigen Verbindungselementes unter Beachtung der in der Luftfahrt bestehenden Anforderungen. Dazu wurden verschiedene Lösungsansätze entworfen und systematisch der bestgeeignete ausgewählt. Im Verlauf der genauen Betrachtung der gewählten Befestigungslösung bestanden die Ziele, sowohl die Eignung der Lösung für den konkreten Anwendungsfall zu validieren, als auch die Fähigkeit verschiedener Auslegungssystematiken festzustellen. So sollte eine vereinfachte Betrachtung zukünftiger Anwendungsfälle ermöglicht werden.

Diese Arbeit behandelt die Entwicklung und Analyse eines Prozesses zur Förderung und Trennung eines Partikelgemisches mit Hilfe der Diskreten Elemente Methode. Ziel ist die Erarbeitung eines Bewertungskonzeptes für den neuartigen Prozess. Die Ergebnisse dienen der Steigerung des Prozessverständnisses und als Basis zur Bewertung späterer Optimierungsmaßnahmen. Darüber hinaus wird der Einfluss ausgesuchter Simulationsparameter auf die Effizienz der Simulation analysiert und bewertet.

Die Materialflusssysteme sind Teilgebiete der Logistik und somit ein Element unternehmensspezifischer Produktionssysteme. Sie werden durch ihre Funktionen Fördern, Lagern und Handhaben dem technische Bereich der Logistik zugeordnet. Die Materialflusssysteme setzen sich zusammen aus Materialfluss und entgegengesetzt gerichtetem Informationsfluss, welcher als Steuerelement gilt. Für alle Industriezweige weltweit nehmen diese Systeme immer mehr an Bedeutung zu. Dies liegt hauptsächlich daran, dass mit einem spezifisch, auf die jeweiligen Anforderungen ausgelegten Materialflusssystem, Ressourcen und Kapital eingespart werden. Die Arbeit wurde bei der Bosch Solar Energy AG durchgeführt, einem in Europa führenden Unternehmen in der Entwicklung und Herstellung von Solarzellen sowie -modulen. Das innovative Unternehmen zeichnet sich durch die kontinuierliche Entwicklung neuer leistungssteigernder Zellen und Module, sowie hoher Qualitätsstandards aus. Aufgrund der steigenden Nachfrage zur Nutzung regenerativer Energiequellen ist im Zuge der Energiewende eine stetige Verbesserung der Produkte sowie der dafür eingesetzten Produktionsprozesse notwendig. Die vorliegende Bachelorarbeit liefert eine Neukonzeption des Materialflusssystems zur optimierten Zellversorgung einer Solarmodulfertigungslinie. In Folge der Einführung eines neuen Solarmodultyps, des Halbzellenmoduls und der damit verbundenen Zellbedarfssteigerung, ist die Versorgung des Stringerbereichs neu zu entwickeln. Nach Einführung in die Thematik der Solarenergie folgt eine Vorstellung der vorliegenden Situation sowie ein Einblick in das Unternehmen Bosch Solar Energy AG. Anschließend werden Materialfluss- und Produktionssysteme in ihrer Funktionalität sowie die ihnen zugrunde liegenden Prinzipien vorgestellt. Zur Erfassung aller beteiligten Fertigungs- und Versorgungsbereiche wurde eine Analyse des Ist-Zustandes vorgenommen. Anhand der daraus gewonnenen Erkenntnisse wurden die zu optimierenden Prozesse identifiziert. In Folge dessen wurde ein Soll-Zustand festgelegt, welcher alle Optimierungsansätze beinhaltet. Es wurden verschiedene Lösungsansätze für die Umsetzung ermittelt. Dies beinhaltete auch die Entwicklung und die konstruktive Umsetzung eines Magazinadapters zur Auslegung des neuen Materialflusskonzeptes. Abschließend wurde der Zielzustand des neuen Materialflusssystems konzipiert, ausgelegt und umgesetzt.

In dieser Arbeit wurden zwei neue Laborversuche genutzt, um Slurryparameter aus einem Drahtsägeversuch mit den Ergebnissen aus dem Friabilitytest und der tribologischen Untersuchung zu vergleichen mit dem Ziel eine mögliche Korrelation zwischen Produktionsprozess und Laborversuch nachzuweisen. Zusammenfassend lässt sich ableiten, dass der Friatest zur Vorauswahl von SiC-Qualitäten für den Drahtsägeprozess nur bedingt geeignet ist. An drei unterschiedlichen SiC-Sorten Cumi, WM und Shin wurde folgende Übereinstimmung zwischen Labortest und Drahtsägeprozess beobachtet: Je kleiner die Vergrößerung des Span-Werts einer SiC-Probe im Friatest ist, desto besser wird die Qualität der dadurch hergestellten Wafer erwartet. Davon ist Span eine Kennzahl zur Beschreibung der Breite einer Partikelgrößenverteilung. In der Praxis wird dadurch das Kornverhalten bezüglich der Langzeitstabilität bzw. der Wiederverwendbarkeit charakterisiert. Die tribologische Prüftechnik diente in dieser Arbeit zur Untersuchung von Materialabtragmechanismen im Vergleich zum Drahtsägeprozess. Basierend auf dem "rolling - indenting" Modell wurden Einflüsse der Partikelgröße, Partikelgrößenverteilung und Partikelmorphologie des SiC-Korns auf das Abtragsverhalten untersucht. Die Schneidfähigkeit der Slurry hängt demnach wesentlich von der Partikelgröße des SiC- Korns ab. Mit der Zunahme der Partikelgröße steigt die Schneidfähigkeit der Slurry exponentiell an. Im Ergebnis der tribologischen Untersuchungen wurde aufgezeigt, dass die Oberflächenrauheit auf dem bearbeiteten Silizium durch mehrere Eigenschaften des eingesetzten SiC-Korns beeinflusst wird. Um die Ursache für eine bestimmte Rauheit zu erfahren, müssen die Einflussfaktoren Partikelgröße, Partikelverteilung, Partikelform und chemische Zusammensetzung sowie deren Wechselwirkungen berücksichtigt werden. Zusammenfassend ist einzuschätzen, dass mit Hilfe von Labortests eine Rückkopplung auf den Drahtsägeprozess in Form einer Charakterisierung ausgewählter Merkmale begrenzt möglich ist. Sowohl der Friatest als auch die tribologische Untersuchung sind dazu geeignet, das Slurryverhalten aus der Fertigung im Labormaßstab abzubilden und hinsichtlich konkreter Materialparameter zu bewerten. Es bedarf weiterer Versuche, um die erzielten Ergebnisse statistisch bewerten zu können und die gefundenen Übereinstimmungen zu bestätigen.

Beurteilung eines 6-Gang-Stufenautomatgetriebes hinsichtlich Gesamtkonzept und Baugruppen. Neben der Literatur-und Patentrecherche sollen die Baugruppen bezüglich Konstruktion, Werkstoff etc. untersucht werden und Lebensdauerberechnungen druchgeführt werden. Zusätzlich wird mit einem 8-Gang-Stufenautomat verglichen.

Im Zuge der stärker in den Fokus rückenden Hybrid- und Elektrofahrzeuge werden auch neue Ladekonzepte erforscht, die vor allem im Bereich Komfort, aber auch im Bezug auf Sicherheit verbesserte Eigenschaften gegenüber den bestehenden konduktiven Ladeverfahren besitzen. Hierzu wird in dieser Arbeit ein Konzept des kontaktlosen induktiven Ladens mit instationärer Primärspule betrachtet und ein Entwurf einer Ladeinfrastruktur mit dreidimensionaler Positionierung entwickelt. Mittels einer Verfahrung soll erreicht werden, dass die Spulen beim Laden ohne Luftspalt in Kontakt stehen. Dadurch ergibt sich u.a. der Vorteil, dass kaum Wechselwirkungen des magnetischen Feldes mit der Umgebung auftreten. Im Rahmen der Arbeit werden Anforderungen an das System gesammelt, verschiedene technische Ansätze erörtert und nach einer Bewertung, der ausgewählte Ansatz ausgelegt sowie virtuell umgesetzt. Zentrale Aspekte bei der Entwicklung der Infrastruktur sind kompakte Abmessungen und die Absicherung vor Umwelteinflüssen. Das entworfene System besitzt die maximalen Maße von 650 mm Länge, 600 mm Breite und 178,5 mm Höhe, bei einem Gesamtgewicht von rund 30 kg. Die Spule verfährt in horizontaler Richtung unter einem Kunststoffgehäuse aus PEI (Polyetherimid), um vor äußeren Einflüssen geschützt zu sein. Bei der vertikalen Verfahrung dient ein Faltenbalg zur Abdichtung des Systems. Zur Gewährleistung eines parallelen Anlegens der Spulen ist ein zusätzlicher Wank- und Nickausgleich in Form einer Federmechanik integriert. Im Vergleich mit anderen Konzepten induktiven Ladens, mit stationären Primärspulen, ergeben sich eine erhöhte Komplexität des Systems und mögliche Störungen der vertikalen Bewegung aufgrund von äußeren Einflüssen wie Schnee und Eis. Schlüsselwörter: Elektrofahrzeug, Kontaktloses Laden, induktiv, konduktiv, Ladekomfort, Ladekonzepte, Luftspalt Null

In der vorliegenden Arbeit werden die grundlegenden tribologischen Eigenschaften zellularer metallischer Werkstoffe (ZMW) im ungeschmierten Gleitversuch ermittelt. Sechs verschiedene, offenporige Schaumproben werden auf einem Tribometer der Konfiguration Kugel/Scheibe untersucht. Der Versuchsumfang umfasst fünf Versuchsreihen, bei denen die Parameter Normalkraft und Gleitgeschwindigkeit variiert werden. Für zwei Proben werden individuelle Zusatzversuche durchgeführt. Die Messergebnisse werden probenspezifisch ausgewertet und das Verhalten in Abhängigkeit von den variierten Parametern und der Porengröße bestimmt. Im Anschluss an die Versuche wird die Reibbahn auf der Probenoberfläche mikroskopisch untersucht, um das Deformations- und Verschleißverhalten der Schaumproben nachzuvollziehen. Die ZMW weisen, abhängig von ihrer stofflichen Zusammensetzung, eine sehr unterschiedliche Standfestigkeit gegenüber tribologischen Belastungen auf. Aus den Messwerten ergibt sich für alle Proben ein indirekt proportionaler Zusammenhang zwischen Reibzahl und Normalkraft sowie eine direkte Proportionalität von Reibzahl und Porengröße. Bei der mikroskopischen Betrachtung ist festzustellen, dass die Reibbahn größtenteils durch plastische Deformation der Schaumstruktur entsteht. Am deutlichsten als reine Auswirkung der tribologischen Belastung sind Abrasionserscheinungen an den Oberflächen der Streben zu erkennen.

Zellulare Werkstoffe besitzen mit ihrem porösen Aufbau interessante Eigenschaften, die neue Anwendungsfelder bieten. Neben organischen bzw. keramischen zellularen Materialien ist vor allem die Klasse der zellularen metallischen Werkstoffe verstärkt in den Fokus der Forschung gerückt. Durch den porösen Aufbau zeigen diese Werkstoffe sehr kleine relative Dichten und eignen sich hervorragend für die Verwendung im Leichtbau. Zudem bietet der poröse Aufbau Anwendungen als Energieabsorptionsmaterial. Es gibt zwei Klassen zellularer metallischer Werkstoffe - offen- und geschlossenporig. Durch unterschiedliche Herstellungsbedingungen (schmelz- oder pulvermetallurgisch) können heutzutage serientechnisch unterschiedliche Metalle verarbeitet werden. Vorwiegend werden Aluminium und dessen Legierungen zu porösen Schaumstrukturen verarbeitet. Eine homogene Porenverteilung ist hierbei Hauptvoraussetzung für gleichverteilte mechanische und funktionelle Eigenschaften. Eine zusätzliche Schutzhülle in Form thermoplastischer Kunststoffe, die in Vorversuchen über einen Umschmelzvorgang appliziert wurde, steht lokalen plastischen Verformungen der inhomogenen Struktur der Metallschäume entgegen. Hier können Hybridverbunde aus zellularen metallischen Werkstoffen mit einer Kunststoffummantelung eine effiziente und anwendungsnahe Lösung darstellen. Vor allem die mechanischen Eigenschaften dieser Metallschaum-Hybrid-Verbunde steigen in hohem Maße gegenüber den Monomaterialien und bieten daher neue Anwendungsgebiete im Bereich des Leichtbaus bzw. einen Einsatz als Energieabsorptionsmaterials.

Zellulare Materialien zeigen aufgrund ihrer porösen Struktur Eigenschaften, mit denen neue Anwendungsgebiete erschlossen werden können. Neben Polymer- und Keramikschäumen rücken besonders metallische zellulare Materialien, vor allem die Metallschäume, in den Mittelpunkt der Forschung. Aufgrund des zellularen Aufbaus dieser Materialien können vergleichsweise geringe spezifische Dichten erreicht werden. Dadurch eignen sich Metallschäume besonders für Leichtbauanwendungen mit gutem Energieabsorptionsvermögen. Die Herstellung zellularer Metalle erfolgt prinzipiell über einen schmelz- oder pulvermetallurgischen Prozess. Mit diesen verschiedenen Verfahren ist es möglich, sowohl geschlossenporige als auch offenporige Metallschäume zu erzeugen. In der Praxis finden zurzeit hauptsächlich Schäume auf Aluminiumbasis in Kleinserien ihre Anwendung. - Für reproduzierbare mechanische aber auch funktionale Eigenschaften ist eine homogene Verteilung der Poren von besonderer Bedeutung. Offenporige Metallschäume besitzen bedingt durch ihren Herstellungsprozess einen homogenen Aufbau im Vergleich zum geschlossenporigen Metallschaum. Durch die Herstellung auf pulvermetallurgischem Weg ergibt sich eine Vielzahl von Parametern, die Einfluss auf die Porenverteilung während des Schäumprozesses nehmen. Neben der Temperaturführung spielen vor allem Legierungsbestandteile und Additive eine wichtige Rolle. Dabei ist vor allem die Struktur-Gefüge-Eigenschaftsbeziehung der zellularen Werkstoffe bedeutend. In diesem Beitrag werden erste Mikro- und Makro-Strukturen von geschlossenporigen Aluminiumschäumen analysiert und verglichen. Dazu werden Additive (beispielsweise Titan aus dem Treibmittel TiH2) auf ihre Verteilung im Material hin untersucht. - Ziel ist es, die Verteilung als auch die Abhängigkeit der Legierungsbestandteile in Bezug auf den Aufschäumprozesses zu analysieren, um eine systematische Optimierung des Herstellungsprozesses in Bezug auf Pulverzusammensetzung, Pulvergrößen, Kompaktierungsgrad, Vorbehandlungen und Temperaturregime zu ermöglichen.

Bereits seit der frühen Automobilentwicklung Anfang des 20. Jahrhunderts werden Glasscheiben in Fahrzeugen verbaut. Erstmals wurden Glasscheiben als transparenter Windschutz vor dem Fahrersitz verbaut. Spätestens seit Mitte der 20er Jahre waren Vollverglasungen sowohl bei Fahrzeugen mit geschlossenen Fahrgasträumen als auch bei hochwertigen Cabriolets Standard. In den vergangenen Jahren hat es, bedingt durch neue Technologien und dem Ziel nach mehr Sicherheit, Komfort und Qualität, immer mehr Verbesserungen und Neuerungen gegeben. So gibt es beispielsweise moderne Verbundsicherheitsverglasungen, die unter anderem wärme- und geräuschdämmende Eigenschaften, eine höhere Schlag- und Stoßfestigkeit, bei immer geringer werdendem Gewicht besitzen. Eine innovative Zusatzfunktion bei Verbundgläsern besteht in der Möglichkeit die Transmissionseigenschaften der Verglasung per "Knopfdruck" aktiv zu verändern. Ziel dieser Master-Thesis ist die Integration einer Verbundglasscheibe mit veränderbaren Transmissionseigenschaften in das Schiebedachmodul des Porsche Carrera. Dabei wird unter Berücksichtigung von definierten Kriterien eine Auswahl für eine geeignete Technologie im Schiebedachbereich erfolgen. Diese Kriterien befassen sich unter anderem mit der genauen Funktion der schaltbaren Transparenz, den Transmissionseigenschaften, der elektrischen- und der Verbrauchersicherheit. Nachdem die äußeren Randbedingungen für die Integration einer geeigneten schaltbaren Verglasung bekannt sind, wird die Konzeptphase gestartet. Darin werden verschiedene Kontaktierungskonzepte erarbeitet, um eine bestmögliche Energieversorgung der notwendigen elektrischen Bauteile zu gewährleisten. Dabei wird jedes Konzept hinsichtlich der Eingliederung in den vorhandenen Bauraum, der Funktion des Systems, des Fertigungs- und Kostenaufwandes und der Sicherheit näher betrachtet und beurteilt. Nach der Auswahl eines geeigneten Konzepts wird diese Variante detaillierter im CAD-Programm CATIA V5 ausgearbeitet. Abschließend wird ein Musteraufbau realisiert. Mit dem Musteraufbau werden Versuche durchgeführt, um die Funktion des entwickelten Entwurfs zu beurteilen und weitere Optimierungspotenziale aufzudecken.

Im Rahmen dieser Bachelorthesis wird die höchstfeste Aluminiumknetlegierung AA7021 bzgl. ihrer Korrosionsbeständigkeit und Crashtauglichkeit überprüft und entsprechend charakterisiert. Die Legierung wird mit unterschiedlichen Blechvarianten (Monoblech, walzplattiertes Blech) und Wärmebehandlungsarten (T4, T79) untersucht. Im ersten Abschnitt der Thesis werden die Prüfbleche nach dem Durchlaufen unterschiedlicher Korrosionstests (KWT-DC, VDA, CASS) makroskopisch und mikroskopisch analysiert. Hierbei liegt der Prüfungsschwerpunkt auf den Korrosionserscheinungen (insbesondere der Spannungsrisskorrosion) und dem Vergleich der Korrosionsausprägung zwischen Blechen mit und ohne eine Walzplattierung. Der zweite Abschnitt befasst sich mit den Crasheigenschaften der verschiedenen Blechvarianten der AA7021. In diesem Versuchsteil erfahren die clinchgeklebten Doppelhutprofile den quasistatischen Stauch- sowie den Drei-Punkt-Biegeversuch. Der Fokus liegt hierbei auf der maximalen Festigkeit, dem Energieabsorptionsvermögen und dem Rissverhalten der Profile. Letzterem werden zwei werkstofftechnische Kennwerte (Biegewinkel, Bruchdehnung) gegenübergestellt und auf evtl. Korrelationen überprüft. Die Ergebnisse der Korrosionsuntersuchungen veranschaulichen die Schutzwirkung der Walzplattierung vor Spannungsrisskorrosion im Grundmaterial, mit Ausnahme der Bereiche an den Blechrändern. Des Weiteren ist eine Richtungsabhängigkeit der Spannungsrisskorrosion festzustellen, sowie Loch- bzw. Muldenkorrosion bei allen Blechvarianten. Im Falle der Crashtauglichkeit wurde deutlich, dass die Legierung AA7021 Potenzial für die Anwendung hat, wobei die Monobleche ein besseres Rissverhalten aufweisen als die walzplattierte Variante. Korrelationen zwischen dem Rissverhalten und den mechanischen Kennwerten konnte nicht festgestellt werden, sodass sich keine aussagekräftigen Rückschlüsse auf die Crasheigenschaften der Legierung ziehen lassen.

In dieser Bachelorarbeit wurden die Grundlagen für eine Prüfmethode mit Hilfe von Druckstempeln an Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien erarbeitet, um durch diese Energieabsorptions-Kenndaten bestimmen zu können. Dafür wurden zunächst Vorversuche an Aluminiumschaum durchgeführt, um den Einfluss der Stempeldruckfläche und der Stauchungsrate auf die Messung zu analysieren, zusätzlich konnte die Prüfmethode genauer untersucht werden. Anschließend wurden Stempeldruckuntersuchungen an den Hybridmaterialien durchgeführt und die Energieabsorptionsfähigkeit bestimmt. Bei der Auswertung der Versuche zeigte sich, die gegenüber reinem Metallschaum erwartete, deutlich gesteigerte Fähigkeit der Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien, Energie durch plastische Verformung absorbieren zu können. Die Stempeldruckprüfung ist gut dafür geeignet, die speziellen Eigenschaften der Hybridproben darzustellen. Bei Anwendung der Methode werden die Proben allerdings nicht durch reine Druck-, sondern mit einer speziellen kombinierten Belastung gestaucht, wodurch die Vergleichbarkeit der Kenndaten eingeschränkt wird.

Aufgrund des Klimawandels und gestiegener Energiepreise, sind in den letzten Jahren die Themen Umweltfreundlichkeit und Energieeffizienz zunehmend in den Fokus des öffentlichen Interesses gerückt. In Rahmen verschiedener Abkommen hat sich ein Großteil der Weltstaaten darauf geeinigt, die Treibhausgasemissionen (z.B. CO2) drastisch zu senken. Auch die Automobilindustrie ist verpflichtet, den Treibstoffverbrauch deutlich zu verringern. Die Reduzierung des Fahrzeuggewichts durch Leichtbau, insbesondere durch Werkstoffleichtbau, spielt eine wichtige Rolle. Großes Potential hat dabei der Einsatz von Aluminiumlegierungen. Diese zeichnen sich vor allem durch ihre sehr gute spezifische Festigkeit und Recyclingfähigkeit aus. Im Bereich der Blechumformung ist der Einsatz von Aluminium jedoch bis heute durch die werkstoffbedingten Grenzen der Umformbarkeit eingeschränkt. Durch den Einsatz von Wärme vor oder während der Blechumformung können diese Verfahrensgrenzen erweitert werden. Dadurch kann die Komplexität der darstellbaren Blechformteile erhöht werden. Im Rahmen der Bachelorarbeit wird der Einfluss einer Wärmebehandlung auf das Umformpotential der hochfesten Aluminiumlegierung EN AW-7021 untersucht. Schwerpunkt ist die systematische Betrachtung von zwei verschiedenen Prozessketten (ein- bzw. zweistufiger Umformprozess). Dazu wird der Einfluss verschiedener Temperaturen und Prozessabläufe auf die mechanischen Eigenschaften und Umformbarkeit untersucht. Die Charakterisierung des Umformpotentials erfolgt über Zugversuche (Dehngrenze Rp0,2 und Bruchdehnung A80) und Plättchenbiegeversuche (Biegewinkel α). Des Weiteren wird die Auswirkung von unterschiedlichen Erwärmungstechnologien (Ofenerwärmung, induktive Erwärmung) untersucht. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere mittels des einstufigen Umformprozesses bei hohen Temperaturen, die Umformbarkeit im Vergleich zur Kaltumformung um bis zu 100 % gesteigert werden kann. Zwischen den beiden Erwärmungstechnologien sind nur geringe Unterschiede festzustellen.

Zur Herstellung innovativer Automobile sind innovative Fertigungsprozesse nötig. Die Daimler AG hat mit der "RobScan" - Technologie, einer Remote - Laserstrahlschweißanlage, ein solches zukunftsträchtiges Fertigungsverfahren entwickelt, welches dem im Automobilbau vorherrschenden Schweißverfahren des Widerstandspunktschweißens Konkurrenz macht. Die Aufgabe in dieser Diplomarbeit besteht darin, pressgehärteten Stahl mit Hilfe des "RobScan" - Verfahrens zu verschweißen. Dieser wird eingesetzt um crashrelevante Teile für das Fahrzeug herzustellen und ist somit extrem wichtig für die Fahrzeugsicherheit. Es kommen 2 typische Blechverbindungen zum Einsatz, wie sie derzeit an einer aluminiumbeplankten Seitenwand aus Stahl verwendet werden. Die Problematik des beim Schweißen verwendeten pressgehärteten Stahls, stellt dessen Korrosionsschutzbeschichtung dar, welche beim Laserschweißen intermediäre Phasen in der Schweißnaht ausbildet, die zu einer signifikanten Herabsetzung der Nahtfestigkeit führen. - In dieser Diplomarbeit wird deshalb eine Schweißvorschrift entwickelt, mit der diese Phasen vermieden werden können. Außerdem werden Möglichkeiten untersucht, die Nähte an den beiden Blechverbindungen hinsichtlich ihrer Festigkeit zu verbessern. Zu diesem Zwecke werden auch Werkstoffe mit alternativen Beschichtungen herangezogen.

Die Erforschung von High-Tech-Materialien ist für den industriellen Fortschritt unerlässlich geworden. Forderungen nach multiplen Fähigkeiten, Kosteneffizienz, Sicherheit und Umweltfreundlichkeit sind stets ausschlaggebend für innovative Werkstoffe. Konventionelle Werkstoffe reichen oftmals nicht mehr aus, um technisch anspruchsvolle Einsatzgebiete allein abdecken zu können. Daher haben Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde eine enorme Entwicklung durchlaufen und werden sich in Zukunft auch weiter profilieren können. - Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit wurden die Herstellung hybrider Metallschaum-Polymer-Bauteile im Labormaßstab dokumentiert und die Erzeugnisse auf ihre Eigenschaften hin untersucht. Es handelt sich dabei um Hybrid Bauteile aus Aluminiumschaum und Polypropylen. Die Zielsetzung dieser Arbeit umfasst die Identifikation der Potenziale hinsichtlich Herstellung und Anwendung des Hybridwerkstoffes. Neben der technischen Betrachtung wurden zusätzlich der wirtschaftliche und umwelttechnische Standpunkt als Kriterium hinzugezogen.

In dieser Dissertation werden physikalische und technische Grenzwerte für die Miniaturisierung neuartiger photoakustischer Gassensoren untersucht. In Erweiterung zu existierenden Arbeiten auf dem Gebiet miniaturisierter photoakustischer Gasdetektoren wird hier ein komplexes mathematisches Modell entwickelt, welches physikalische, technische und Umweltbedingungen als spezifische Parameter berücksichtigt. Das Model berücksichtigt sowohl den Zeit- als auch Frequenzbereich. Es kombiniert die zwei traditionellen Modellierungsansätze der ratengleichgewichtsbasierten Zeitbereichsuntersuchung nichtresonanter akustischer Systeme und wellengleichungsbasierten Frequenzbereichsanalyse akustischer Resonatoren. Die Äquivalenz dieser Betrachtung zu bestehenden Modellen kann gezeigt werden. Als wesentlicher Vorteil gegenüber diesen Modellen bietet der hier gezeigte Ansatz jedoch den Vorteil, die eingeführten Parameter entkoppelt voneinander über einen breiten Variationsbereich betrachten zu können. Mit diesem erweiterten Modell werden komplexe System- und Verhaltenssimulationen möglich.Währen in den existierenden Arbeiten zur Photoakustik nur Reingase betrachtet werden, untersucht diese Dissertation den Einfluss der Interaktion unterschiedlicher Moleküle und führt dies als Parameter in das theoretische Model ein. Sowohl in simulierten als auch experimentellen Untersuchungen wird gezeigt, dass die zu beobachtenden Effekte in solchen Gasgemischen für die Verbesserung der Sensitivität und Selektivität neuartiger Gassensoren nutzbar sind. Es wird demonstriert, wie durch die Verwendung moderner Technologien und Prozesse aus der Mikrosystemtechnik zuverlässige und leistungsfähige Gasdetektoren ermöglicht werden. Die in dieser Arbeit entwickelten und umgesetzten Konzepte berücksichtigen dabei schon im Ansatz die Bedürfnisse einer preisbewussten Massenfertigung und potentielle Anwendungen. Schließlich werden diese Detektoren zusammen mit ebenfalls neuartigen mikromechanischen Emittern in einem integrierten Sensorkonzept untersucht. Die verbesserten Eigenschaften dieses Demonstrators können im Vergleich zu verfügbaren, vergleichbaren Sensoren nachgewiesen werde.In Kapitel 1 wird der gegenwärtige Entwicklungsstand der Photoakustik im Allgemeinen betrachtet. Weiterhin werden konkurrierende Detektortypen vorgestellt. In Kapitel 2 folgen eine theoretische Betrachtung der Grundlagen des photoakustischen Effekts sowie die Entwicklung des parametrischen Modells. Die Vergleichbarkeit zu existierenden Modellierungsansätzen wird gezeigt. Der Aufbau einer experimentellen Plattform, die Evaluierung des parametrischen Modells und die Untersuchung verschiedener Einflussfaktoren auf das Sensorverhalten sind Gegenstand des Kapitels 3. Es wird ebenfalls eine spezifische Methodik entwickelt, um typische Parameter wie Sensitivität, rauschäquivalente Leistung und Detektivität zu bestimmen. Unter Berücksichtigung der gewonnenen Erkenntnisse und Nutzung moderner Methoden der Mikrosystemtechnik werden in Kapitel 4 schließlich Konzepte für miniaturisierte photoakustische Detektoren entwickelt und umgesetzt. Da die messbare Gasempfindlichkeit eines Detektors letztlich auch vom Messaufbau abhängt, wird an dieser Stelle das integrierte Sensorkonzept vorgestellt, umgesetzt und untersucht. Im abschließenden Kapitel 5 werden die in dieser Arbeit entwickelten Detektor- und Sensorkonzepte mit jenen konkurrierenden Systemen verglichen, welche in Kapitel 1 beschrieben wurden. Weitere Entwicklungs- uns Anwendungsmöglichkeiten bieten einen Ausblick auf die Zukunft der photoakustischen Gasdetektion.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich im Wesentlichen mit den Verschleißuntersuchungen an Hartmetall/Hartmetall sowie Hartmetall/Bronze Werkstoffpaarungen. Sie wurde im Rahmen eines Projektes in Zusammenarbeit der TU Ilmenau mit der Firma Tribo Hartmetall angefertigt. Dabei kamen WC-Hartmetalle auf der Basis von Kobalt und Nickel sowie Bronzelegierungen zum Einsatz. Diese Werkstoffe werden dann in Wasser sowie Ethylen-Hochdruckpumpen bei einem Druck von 300 MPa angewendet. Im ersten Teil geht es um allgemeine tribologische Grundlagen. Dabei wird auf das tribologische System sowie die Verschleißarten kurz eingegangen. Im zweiten Teil wird allgemein zu den Werkstoffen, Schmierstoffen kurz etwas gesagt. Im Hauptteil der Arbeit werden im Wesentlichen die Ergebnisse der tribologischen Untersuchungen ausgewertet. Die Gleitreibpaarung Hartmetall WC-Co mit einem Kobaltgehalt von 8,5 Prozent (V20) gegen Bronze mit einem Kupfergehalt von 87,2 Prozent (KR12) unter Verwendung des Schmiermittels Orites hatte einen Verscheißkoeffizienten von (0,150,21) *10 exp(-6) mm3/Nm. Bei der Gleitreibpaarung Hartmetall WC-Co mit einem Kobaltgehalt von 11 Prozent (V25) gegen Bronze mit einem Kupfergehalt von 89 Prozent (KR16) unter Verwendung des Schmiermittels Paraffin wurde ein Verscheißkoeffizient von (0,150,22)*10 exp(-6) mm3/Nm bestimmt. Diese beiden Gleitreibpaarungen zeigten von allen Hartmetall/Bronzepaarungen das beste Verschleißverhalten auf. Sie kommen im Vergleich zu allen anderen Gleitreibpaarungen für den Einsatz in Hochdruckpumpen am besten in Frage. Bei der Gleitreibpaarung Hartmetall WC-Ni-Cr mit einem WC Gehalt von 91 Prozent (N09) gegen Bronze mit einem Kupfergehalt von 75 Prozent (CPI 310) ohne Einsatz von Schmiermitteln war der Verschleißkoeffizient (1923,31925,4) *10 exp(-6)mm3/Nm. Bei dieser Werkstoffpaarung war der Verschleiß im Vergleich zu allen anderen Gleitreibpaarungen am größten. Die Gleitreibpaarungen Hartmetall WC-Co mit 8,5 Prozent Kobalt (V20) gegen Bronze mit 75 Prozent Kupfer (CPI 310) unter Verwendung des Schmiermittels Orites sowie Hartmetall WC-Ni-Cr (N09) mit einem WC Gehalt von 91 Prozent gegen denselben Werkstoff (N09) ohne Schmiermittel zeigten mit einer Reibzahl von 0,01 das beste Reibverhalten.

Die Untersuchungen in der Diplomarbeit "Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Eis bei schlagartiger Beanspruchung" sollen einen Beitrag zur Klärung des Reibprozesses von harten Werkstoffen auf Eis leisten. Denn bis heute werden die der Reibung auf Eis zugrunde liegenden Mechanismen nur unvollständig verstanden. In dieser Arbeit wurden die mechanischen Eigenschaften von Eis bei schlagartiger Beanspruchung ermittelt. Mittels Schlagbiegeversuch nach Charpy (DIN EN ISO 179) sind an gekerbten und ungekerbten Eisprobekörpern die Kennwerte Schlagzähigkeit, Kerbschlagzähigkeit und Elastizitätsmodul in Abhängigkeit von der Eistemperatur und der Belastungsgeschwindigkeit bestimmt worden. - Zur Bestimmung der mechanischen Kennwerte an Eisprobekörpern musste ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von möglichst riss- und porenfreien Eisprobekörpern gefunden werden. Eine zweckmäßige Probenkörpergeometrie wurde festgelegt und das konventionelle Pendelschlagwerk PW 5 hinsichtlich der Kühlung der Probekörper während des Versuchs und der Probekörpergeometrie umgebaut. Es wurden insgesamt 180 Eisproben zerschlagen und deren Kraft-Weg-Verlauf aufgezeichnet. Eine Bestimmung der Schlagzähigkeit bzw. Kerbschlagzähigkeit und des Elastizitätsmoduls erfolgte aus der Schlagarbeit und den elastischen Kenngrößen. - Die mechanischen Kennwerte der Eisproben zeigten eine sehr große Streuung, es ergab sich eine rechtslastige Verteilung. Ein Mittelwert nach Gauß konnte nicht zur Auswertung und Darstellung der Ergebnisse benutzt werden, da sich keine Normalverteilung ergab. Aus diesem Grund musste eine geeignete Verteilung gefunden werden, um die gewonnenen Messwerte darzustellen und zu interpretieren. Eine geeignete Verteilung ist die Weibull-Verteilung. Mit dieser Verteilung kann man Werkstoffe beschreiben, bei denen die Eigenschaften sehr stark von einer Fehlergröße (z.B.: Anzahl der Risse im Eis) abhängen und deshalb sehr stark streuen.

Superelastische Formgedächtnislegierungen (SEFGL) sind eine Untergruppe der Formgedächtnislegierungen, welche wiederum zu den so genannten Smart Materials gehören, zu jenen Werkstoffen, welche den derzeitigen Grad der Automatisierung in die nächste Generation überführen sollen.Hierbei sind nicht nur die aktorischen Aufgaben von Interesse, sondern auch die sensorischen. SEFGL bieten einen Ansatz für eine neue Technologie im Bereich der Sensorik. Diese Legierungen haben die Eigenschaft in bestimmten Temperaturbereichen ein superelastisches Verhalten mit bis zu 15 % Verformungsvermögen aufzuweisen. Dieses superelastische Verhalten wird von einer überproportional starken Änderung des elektrischen Widerstandes begleitet und verspricht neue Ansätze zur Erfassung und Auswertung von Messgrößen.Hintergrund dieses Effektes ist eine spannungsinduzierte Phasenumwandlung, welche mittels experimenteller Methoden nur sehr aufwendig nachzuweisen ist. Aus diesem Grunde ist es das Ziel dieser Arbeit, eine einfache, versuchsgestützte Methode zu entwickeln, welche Schlüsse auf das Phasenumwandlungsverhalten und die Bestandteile der einzelnen Phasen einer SEFGL während eines Dehnprozesses zulässt. Mit dieser Methode der Sequentiellen Einflussanalyse (SQEA) wird der zu erwartende elektrische Widerstand des SEFGL-Drahtes mithilfe der Erkenntnisse des Standes der Technik aus den vorhandenen Daten berechnet und mit der tatsächlich ermittelten Widerstandskurve verglichen. Hierzu werden die Korrelationen des elektrischen Widerstandes mit den mechanischen Spannungen während des Verformungsprozesses von SEFGL-Drähten unter verschiedenen Bedingungen ermittelt. Die Berechnung des elektrischen Widerstandes erfolgt dabei einerseits mit möglichst vielen Variationen der vorliegenden Daten und mit gezielter Minimierung der Einflussparameter andererseits. Es werden dementsprechend Variationen der Phasenumwandlungsmodelle angefertigt, welche vom einfachsten Ablauf der Phasenumwandlung bis hin zum komplexesten Verlauf, aber auch von dem wahrscheinlichsten bis hin zum unwahrscheinlichsten Verlauf der Phasenumwandlung alle Möglichkeiten abdecken.Mit den gewonnen Erkenntnissen über die physikalischen Vorgänge und Eigenschaften wird in Zukunft die Beurteilung von Anwendungen, aber auch von Legierungssystemen in Bezug auf verschiedene Anwendungen erleichtert.

Zur Zeit existieren mehr als 100 eingetragene Patente für Zwischenwirbelimplantate. Auf dem amerikanischen Markt ist bisher nur Eines kommerziell erhältlich. Diese Arbeit befasst sich mit der Materialauswahl für ein neuartiges, dreiteiliges, bewegungserhaltendes Zwischenwirbelimplantat. Die werkstofftechnischen und funktionellen Anforderungen werden, basierend auf den Leistungsanforderungen an das Implantat identifiziert und in einem werkstoffspezifischen Anforderungsprofil zusammengetragen. In einer Durchsicht aller existierender Biomaterialien werden in Frage kommende Materialgruppen ermittelt, die im Vergleich mit dem Anforderungsprofil auf einige wenige geeignete Materialien reduziert werden. Für eine vorgegebene Konstruktion werden optimale, biokompatible Materialpaarungen besonders im Hinblick auf ihr Verschleißverhalten identifiziert, mittels Finiter Elemtente Analyse überprüft und ihre Effizienz wird in einer Nutzwertanalyse ermittelt. Vor- und Nachteile der untersuchten Biomaterialien und der Materialpaarungen im Gleitkontakt werden herausgearbeitet und geeignete Konzepte aufgezeigt. Die Ergebnisse zeigen taugliche Gleitpaarungen aus etablierten Materialien, wie CoCrMo-Legierungen und UHMWPE und vielversprechenden, neu auf dem Markt eingeführten Materialien wie CFR-PEEK oder Ti6Al7Nb mit amorphen Kohlenstoffschichten. Die tribologischen Tests zur Validierung von Verschleiß- und Reibungsdaten der Materialpaarungen der am besten geeigneten Konzepte werden in den nächsten Monaten durchgeführt.

Compositions from the ternary system BaO-B2O3-Fe2O3 are useful for the synthesis of modified single crystalline barium hexaferrite powders by the glass crystallization technique (GCT)[1]. Such special barium hexaferrite powder BaAIIxBIVxFe12-2xO19 (AII: Co2+, Mn2+ e.g.; BIV: Ti4+, Ru4+ e.g.) are a very important magnetic material for different applications. Their technical applications range from high-density magnetic recording media[2], hyperthermia in the medicine[3] to chemical[4] and microwave absorbing materials[5]. Very homogeneous melts (thermal and chemical) and a defined redox ratio are required amongst other things for the manufacturing of such barium hexaferrite powder by GCT. - The melts from the system BaO-B2O3-Fe2O3 are in black. In black melts the heat transport by radiation is nearly zero. Consequently the problems of homogeneity increase. Moreover, the iron irons and the partially substituted AII-ions are paramagnetic ones with a defined magnet moment n*?B. It is very interesting to answer the question, how a low AC magnetic field (<< 1 T) which is impressed during the melting until the cooling can help to homogenize the melt and to adjust the redox ratio and therefore the crystallization - without mechanical contact, controlled and independent on other process parameters. - The influence of high static magnetic (>> 1 T) fields on the crystal orientation and phase transformation in solidified structures of metals, alloys and ceramics of different magnetic permeabilities was recently researched in many cases[7-9]. - In this study a low inhomogeneous AC magnetic field (up to 55 mT, 50 Hz) was imposed in the melts. They contain 33.84 wt% iron oxide. The used experimental set-up as well as the experimental procedure will be described in detail (Section 2). In Section 3 we illustrate and discuss the results by means of in-situ measured temperature distributions using a protected thermocouple an ex-situ (drilled out samples of the cooled melt) by density as well as by X-ray diffraction and vibrating sample magnetometer measurements.