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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.