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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.