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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Sat, 20 Jan 2018 23:10:44 +0100 in 0.0166 sec


Behringer, Andreas
Untersuchung zur Modellierung, Simulation der Flussdichteverteilungen und Optimierung von HTSL-Anordnungen für die Lorentzkraftanemometrie. - 62 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Lorentzkraftanemometrie ist ein Messverfahren, das die berührungslose Messung der Strömungsgeschwindigkeit eines elektrisch leitfähigen Fluids ermöglicht. Grundprinzip ist die Messung der Reaktionskraft auf ein Magnetsystem, dessen Feld den Strömungskanal durchsetzt. Mit dieser Arbeit werden Grundlagen gelegt, um ein Magnetsystem auf Basis von Hochtemperatursupraleitern zu entwickeln. Dazu wird experimentell die Flussdichteverteilung zwischen einem Paar Hochtemperatursupraleiter in einem Temperaturbereich von 22K bis 80K bei Feldstärken von bis zu 5T bestimmt. Außerdem wird der Einfluss der Bulktemperatur auf die maximal speicherbare Flussdichte untersucht. Mit der Multiphysiksoftware Comsol Multiphysics wird ein Modell entwickelt, das für eine gegebene Flussdichteverteilung eine Stromdichteverteilung im HTSL-Bulk approximiert. Es wird außerdem die Basis für eine Optimierung eines Magnetsystems auf HTSL-Basis gelegt. Dafür wird ein zweites Modell entwickelt, das mit Hilfe der ermittelten Stromdichteverteilung die zu erwartende Lorentzkraft auf ein Magnetsystem aus einem bzw. drei HTSL-Bulkpaaren berechnet. Es werden die derzeit bestehenden Probleme aufgezeigt und mögliche Ursachen diskutiert.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/874155665behri.txt
Försch, Philipp
Mechanical properties and degradation of starch-based biopolymers as a result of processing. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Entwicklung von Kunststoffen auf Basis erneuerbarer Ressourcen ist ein wachsender Markt. Jedoch werden Biopolymere bei der Verarbeitung einem Molekülkettenabbau ausgesetzt, der ihre Eigenschaften beeinflusst. Um diese Eigenschaften zu verbessern und die Lebensdauer von mit Biopolymeren hergestellten Produkten zu erhöhen, muss das Abbauverhalten während der Verarbeitung identifiziert werden. In der vorliegenden Arbeit werden Abbaumechanismen von stärkebasierenden Kunststoffen beschrieben. Basierend auf der Beziehung von mittlerer Molmasse und newtonscher Viskosität wurde das Abbauverhalten von PHBV untersucht. Es wurde herausgefunden, dass PHBV anfällig ist für thermische Belastung. Mechanische Scherbelastung zeigt jedoch nur geringe Auswirkung auf eine Änderung in der newtonschen Viskosität. Hydrolyse und (thermo-)oxidative Effekte zeigten keinen signifikanten Einfluss auf den Molekülkettenabbau von PHBV. In Versuchen mit einem Doppelschneckenextruder zeigte sich, dass die Parameter Temperatur, Schneckengeschwindigkeit und Durchsatz den Abbau von PHBV beeinflussen. Eine Beziehung von Einflussfaktoren und Molekülkettenabbau wurde formuliert. Die Auswirkungen des Abbaus auf die mechanische Eigenschaften E-Modul, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit wurden untersucht.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873730143foers.txt
Krause, Katharina
Technische Anforderungen an Reitböden in Hinblick auf die Anwendung rezyklierter Bau- und Abbruchabfälle. - 130 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Das Recycling von Bauschutt und die Verwendung jener rezyklierten Bau- und Abbruchabfälle stellen Herausforderungen an Industrie und Forschung. Eine bisher unbetrachtete Einsatzmöglichkeit von rezyklierten Bau- und Abbruchabfällen bietet die Tretschicht auf Reitplätzen. Im Rahmen dieser Arbeit werden zehn verschiedene Außenreitplätze aus der Umgebung Ilmenau in Bezug auf ihre Tretschichtsande analysiert. Die Reitplatzbetreiber geben Auskunft über die Reiteigenschaften des jeweiligen Reitplatzes, wie z. B. Staubbildung und Trittfestigkeit. Analysemethoden sind unter anderem Lasergranulometrie, dynamische Bildanalyse, Gaspyknometrie, Messung der Eindringtiefe und Charakterisierung des Fließverhaltens mittels Ringschergerät. Aus dem Verhältnis von Nutzerbewertung und den ermittelten Kennwerten der untersuchten Tretschichtsande werden Eigenschaften für ein möglichst optimales Tretschichtmaterial bestimmt. Fünf rezyklierte Baustoffe werden analog zu den Tretschichtsanden untersucht und mit den Kennwerten der möglichst optimalen Tretschichteigenschaften verglichen. Rezyklierte Dachziegel, Hintermauerziegel, Kalksandstein und Vormauerziegel gehen als etwaige Tretschichtmaterialien aus den Analysen hervor. Deren partikeltechnologische Charakterisierung erfüllt die Anforderungen an eine möglichst optimale Tretschicht in vergleichbaren Maße wie die eingesetzten Tretschichtsande. Eine Optimierung der rezyklierten Bau- und Abbruchabfälle als Tretschichtmaterial ist durch Zuschlagstoffe, wie sie bereits für sandige Tretschichten verwendet werden, denkbar. Der Einsatz von den theoretisch geeigneten Recycling-Baustoffen als Reitböden sollte auf Test-Reitplätzen in der Praxis verifiziert werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873666100kraus.txt
Elías Ilosvay, Ixchen Édua
Herstellung photonischer Strukturen mittels Nanoimprint-Lithographie. - 85 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Seitdem im Jahre 1991 die ersten photonischen Strukturen künstlich hergestellt wurden, hat sich die Forschung in diesem Bereich stark entwickelt. Mittlerweile existieren zahlreiche Methoden, um derartige Strukturen herzustellen, allerdings sind der ökologische und finanzielle Aspekt immer noch nicht zufriedenstellend gelöst. Aus diesem Grund ist die Suche nach preisgünstigeren, schnelleren und umweltschonenden Methoden zur Herstellung photonischer Strukturen von großem Interesse. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Nanoimprint-Lithographie als eine Herstellungsvariante für photonische Strukturen herangezogen. Dazu wurden insgesamt 15 Proben unterschiedlicher Materialien und Geometrien gefertigt. Si und Quarzglassubstrate wurden mit diesem lithographischen Verfahren und verschiedenen Ätzverfahren mit Säulen, Löchern und Pyramiden strukturiert. Nach jedem Prozessschritt wurden die Strukturen mit dem Rasterelektronenmikroskop überprüft. Schließlich wurden bei den gefertigten Proben mittels UV-Vis-Spektroskopie und winkelaufgelöster Streulichtmessung Transmissions-, Reflexions- und Streulichtmessungen zur Untersuchung ihrer optischen Eigenschaften durchgeführt. Der Einfluss der Ätzzeit auf die Geometrie der Strukturen konnte durch REM-Untersuchungen gezeigt werden. Je länger die Proben geätzt wurden, desto tiefer und breiter waren die Strukturen. Mit Hilfe der UV- und Vis-Spektroskopie konnten verschiedene Zusammenhänge zwischen Ätzzeit und optischen Eigenschaften festgestellt werden. Zum einen hat sich die UV-Absorptionskante der Quarzglas-Proben mit zunehmender Tiefe der Strukturen zu längeren Wellenlängen verschoben. Zum anderen konnte durch die verlängerte Ätzzeit der gesamte Reflexionsanteil der Silizium-Proben verringert werden. Hinzu kommt, dass die Silizium-Proben durch die verschiedenen Ätzzeiten unterschiedliche Wellenlängen absorbiert bzw. reflektiert haben. Die Nanostrukturierung der Proben wurde schließlich mit Hilfe der winkelaufgelösten Streulichtmessung nachgewiesen und ihre Periode bestimmt werden. Die durch Streulichtmessung berechneten Perioden unterschieden sich wenig von den durch REM bestimmten Perioden. Trotz der aufgetretenen Schwierigkeiten bei der Herstellung der photonischen Strukturen kann nach der Analyse der Ergebnisse behaupten werden, dass das Verfahren aus vielerlei Hinsicht vorteilhaft ist. Die Ergebnisse der Untersuchungen ergaben, dass die Nanoimprint-Lithographie sowohl aus finanzieller als auch aus ökologischer Sicht eine gute Alternative zu anderen herkömmlichen Methoden bietet. Durch die in der Arbeit analysierten Verfahren könnten photonische Strukturen schneller und einfacher hergestellt werden, was in der Industrie künftig einen großen Vorteil bedeuten würde.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873662652elias.txt
Gebelein, Gustav
Konzept einer Ausströmerdüse im Fahrzeuginnenraum zur Reduzierung des Öffnungs- und Schließgeräusches. - 140 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Die zukünftigen Neuentwicklungen in der Automobilbranche zielen auf die Hybrid- oder Elektroantriebe ab. Diese Fahrzeuge zeichnen sich durch ein geräuscharmes bis lautloses Fahrverhalten aus. Zusätzlich werden die Fahrzeuginnenräume immer besser von Außengeräuschen wie beispielsweise Motor- und Windgeräusche abgeschirmt. Die Wahrscheinlichkeit, dass Störgeräusche durch den Kunden erkannt werden, steigt. Zulieferer von Interieurkomponenten sind bestrebt die Störgeräuschquellen im Entwicklungsprozess zu identifizieren und auszuschalten. Inhalt dieser Arbeit ist eine Konzeptentwicklung einer Luftführungskomponente zur Reduzierung von Störgeräuschen. Eine Analyse des Marktes am Anfang gibt einen Überblick über vorhandene Konzepte. Anschließend wird ein Prüfstand zur Ermittlung der Einflussgrößen entwickelt. Die Auswirkungen der Einflussgrößen werden in verschiedenen Versuchsreihen untersucht. Für die Messreihen werden Prüfpläne erstellt und die Versuchsreihen im betriebsähnlichen Zustand durchgeführt. Mit den gewonnenen Erkenntnissen wird die Konzeptentwicklung nach dem konstruktiven Entwicklungsprozess durchgeführt. Abschließend wird ein Vergleich zwischen der vorhandenen und neu entwickelten Komponente gezogen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873621158gebel.txt
Endrikat, Anna
Untersuchung der Stabilität von MAX Phasen Partikeln in verschiedenen Lösungen für die elektrochemische Herstellung von Kupfer-MAX-Kompositschichten. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die meist genutzten Kontaktwerkstoffe für Hochleistungsschalter sind derzeit Silber/Zinn-Oxid. Silber ist teuer und die Nutzung von Zinnoxid, die notwendig ist um die mechanische Stabilität der Schicht zu gewährleisten, senkt die elektrische Leitfähigkeit des Komposit. MAX-Phasen sind potentielle Verstärkungsmaterialien für Kontaktschichten, da sie eine hohe Härte und eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Das System Kupfer-MAX als Kompositschicht würde einen geeigneten Kandidaten für Kontaktwerkstoffe darstellen. Die elektrochemische Kompositabscheidung zur Herstellung von Verbundschichten ist ein einfaches Verfahren, um Partikel in ein Matrixmaterial einzubringen. Für die Abscheidung von Verbundwerkstoffen müssen die Partikel in den Elektrolytmedien durch verschiedene Stabilisierungsmöglichkeiten dispergiert werden. Dabei ist es grundlegend zu wissen, ob MAX Partikel im Elektrolyten chemisch stabil sind. Daher wurde in dieser Arbeit die chemische Stabilität von zwei kommerziellen MAX Phasen Partikeln (Ti3SiC2 und Ti2AlC) in 0,5 M Schwefelsäure, 0,8 M Kupfersulfat- und 0,01 M Natriumhydroxid-Lösung durch elektrochemische und nicht-elektrochemische Methoden (Immersionstest) untersucht. Die elektrochemischen Untersuchungen beinhalteten anodische Polarisationskurven und Tafel-Plots. Unter Verwendung von optischer Emissionsspektroskopie wurde die Partikelauflösung analysiert und zusätzlich eine Partikelcharakterisierung vor und nach dem Immersionstest mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie, Röntgendiffraktometrie und Zeta-Potential-Messungen durchgeführt. Beim Vergleich der Partikelsorten entsprechend der Ergebnisse aus optischer Emissions-spektroskopie weisen die MAX 312 Pulver eine gute chemische Stabilität im Sauren und Alkalischen auf, wohingegen die MAX 211 Pulver sich signifikant bis zu 36,1 Gew.-% im Kupferelektrolyt auflösen. Im Hinblick auf den Auflösungsmechanismus kann gemäß der M/A Verhältnisse eine verstärkte Auflösung der A Elemente festgehalten werden, wobei die Geschwindigkeit der Auflösung anfangs höher ist. Anhand der elektrochemischen Polarisationsversuche wurden für beide Pulver in 0,01 M Natriumhydroxid-Lösung Korrosionsstromdichten im [my]A/cm^2 Bereich festgestellt, wohingegen sie in 0,5 M Schwefelsäure für MAX 312 Pulver mit 10-5 A/cm^2 und MAX 211 mit 10-4 A/cm^2 höher sind. Die Korrosionspotentiale von MAX 312 sind im Vergleich zu MAX 211 um etwa 0,4 V positiver, weshalb von größerer elektrochemischer Stabilität auszugehen ist. Daher ist schlussfolgern, dass die Ti3SiC2 Partikel eine bessere chemische Stabilität im sauren Medium zeigen, aber beide Partikel am stabilsten in alkalischer Lösung sind.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873453255endri.txt
Böning, Max
Viskositätsänderungen gefüllter Kunststoffschmelzen bei der Variation von Spritzgießparameter. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Untersuchung des Materialverhaltens fasergefüllter Kunststoffschmelzen während der Verarbeitung im Aggregat der Spritzgießmaschine. Zu diesem Zweck wurden in einer Literaturrecherche die physikalischen Effekte bei der Verarbeitung von partikelgefüllten Kunststoffschmelzen analysiert. Es wurden auf die Viskosität, die Faserorientierung und -schädigung, sowie Misch- und Entmischungseffekte eingegangen. Die im Schmelzekanal herrschende Strömung wurde in ihre Grundströmungen zerlegt und anschließend ein Versuchstand konstruiert und gefertigt, der es ermöglicht, den Einfluss auf die Füllstoffe der Schmelze zu ermitteln. Im Rahmen der Konzeption fand eine Auswertung der Leistungsgrößen ausgewählter Spritzgießmaschinen statt. Für die Auswertung der Ergebnisse wurde eine geeignete bildtechnisch unterstützte Messmethode ausgewählt. In einem Modellansatz wurde der Einfluss der Prozessgrößen des Spritzgießens auf die Füllstoffe der Schmelze bestimmt. Zur Bestätigung dieses Ansatzes in einer anschließenden Arbeit wurde ein Versuchsplan aufgestellt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/873452526boeni.txt
Friedrich, Fabian
Auflösungsgrenzen in der Nano-Computertomographie. - 100 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

An der TU Ilmenau werden Röntgenaufnahmen mit einer Mikro-CT-Anlage zur Materialprüfung durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist es, einen Prüfkörper zur Ermittlung der Auflösungsgrenze dieser Anlage zu entwickeln. In der Norm DIN EN 16016-3 wird die Ermittlung der räumlichen Auflösung von CT-Systemen mit Hilfe der Modulationsübertragungsfunktion beschrieben. Bei dieser Methode handelt es sich um eine indirekte und relativ aufwendige Bestimmung der Auflösung. Dahingegen bietet ein Prüfkörper die Möglichkeit, die Auflösung direkt und visuell zu bestimmen. Die Grundlage für die Entwicklung des Prüfkörpers bilden die beiden in der Norm DIN EN ISO 19232 beschriebenen Draht-Bildgüteprüfkörper. Diese Prüfkörper werden verwendet, um die Ortsauflösung und die Kontrastauflösung von Durchstrahlungsaufnahmen zu bestimmen. Die Ortsauflösung beschreibt die Fähigkeit, zwei nahe beieinander liegende Details getrennt voneinander darzustellen. Bei der Kontrastauflösung handelt es sich um den Grauwertunterschied zwischen einem Detail und dessen Hintergrund. Um mit dem entwickelten Prüfkörper die Auflösung der CT-Anlage dreidimensional zu bestimmen, werden zwei Chips entworfen, die senkrecht zueinander angeordnet sind. Dadurch können sowohl die Flächenauflösung als auch die axiale Auflösung ermittelt werden. Die beiden Chips weisen Linienstrukturen auf, die T-förmig angeordnet sind. Dies ermöglicht die Bestimmung der vertikalen und der horizontalen Auflösung. Die Größe der Linienbreiten und der Linienabstände liegt zwischen 1 m und 20 (my)m. Erste Tests ergeben eine Auflösungsgrenze von etwa 10 (my)m. In dieser Arbeit werden des Weiteren die Parameter beschrieben, welche die Bildqualität einer CT-Aufnahme beeinflussen. Eine wichtige Rolle für die zu erreichende Auflösung spielt die Anode der Röntgenröhre. Daher gibt es beispielsweise mit der Flüssigmetallanode vielversprechende Entwicklungen zur Modifizierung der Anode. In dieser Arbeit werden die Grundlagen für die Entwicklung einer Mehrelementanode beschrieben, die durch die Anregung verschiedener charakteristischer Linien zu einer Kontrastverbesserung beitragen soll.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872907058fried.txt
Wetzel, Fabian
Korrelation von Wandschubspannungen und Auswaschung beim Folienhinterspritzen. - 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Folienhinterspritzen ist ein Spritzgießverfahren, bei dem eine bedruckte Folie in das Werkzeug eingelegt und mit Kunststoff hinterspritzt wird. Das Verfahren wird genutzt, um eine höherwertige Optik, eine gewünschte Haptik, ein Schutz oder Informationen in die Oberfläche von Bauteilen einzubringen. Während des Spritzgießens treten Auswaschungen auf, die zum Ausschuss der betroffenen Folie führen. Diese entstehen aufgrund der einwirkenden mechanischen und thermischen Belastung. In dieser Arbeit wird mit Hilfe von Spritzgießversuchen der Einfluss der thermischen und mechanischen Belastung, sowie der Einfluss der erstarrten Randschicht untersucht und in ein Modell übertragen. Zusätzlich werden Zugversuche zur Bestimmung des Temperatureinflusses auf die Folie, sowie Peelingversuche zur Bestimmung der Verbundfestigkeit im Bereich der Auswaschungen durchgeführt. In den Spritzgießversuchen konnten bei Variation der Schmelzetemperatur gegensätzliche Verläufe beobachtet werden. Das erstellte Modell gibt die Wandschubspannung, die Temperaturbelastung sowie die Kontaktzeit zwischen Schmelze und Folie als Haupteinflüsse auf Auswaschungen an. Ein direkter Einfluss der Randschicht konnte nicht ermittelt werden.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872617971wetze.txt
Tuch, Bastian
Vergleich verschiedener polymerer Konstruktionswerkstoffe für den Leichtbau im Hinblick auf Eigenschaften und Anwendungspotenziale. - 130 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Aufgrund der aktuellen Klimapolitik und dem Streben nach ständiger Weiterentwicklung und Fortschritt, gewinnt Leichtbau für technische Anwendungen immer mehr an Bedeutung. Viele Hersteller setzen dabei auf den Einsatz von Kunststoff statt Metall. Jedoch kann man auch für bereits aus Kunststoff bestehende Bauteile das Gewicht weiter optimieren. Eine Möglichkeit besteht in der Reduzierung der Dichte der Materialien. Da gerade faserverstärkte Kunststoffe (FVK), die im Spritzguss verarbeitet werden können sehr beliebt sind, wurde in dieser Arbeit nach einer geeigneten Anwendungsmöglichkeit für dichtereduzierte thermoplastische Ersatzmaterialien gesucht. Parallel dazu wurde eine Vorauswahl möglicher Ersatzwerkstoffe anhand eines Datenblattvergleichs verschiedener Hersteller durchgeführt. Die Wahl der Anwendung fiel auf die Kunsttofflaufrollen des Riemenspanners. Daneben wurden sechs ausgewählte Alternativwerkstoffe von unterschiedlichen Herstellern zur Verfügung gestellt. Durch eine Vorbewertung der Materialien und ein Vergleich mit den für die Anwendung bisher verwendeten Materialien ist die Wahl auf diese Materialtypen gefallen. Um den Einsatz von möglichen dichtereduzierten Materialien beurteilen zu können, wurden die Materialien bezüglich ihrer charakteristischen Kennwerte eingeteilt. Neben den thermischen und physikalischen Eigenschaften wurde die Mechanik mittels Zugversuch, Schlagpendel und Druckversuch ermittelt. Des Weiteren wurde ein Spannungsrisstest durchgeführt und das Verschleißverhalten wurde geprüft. Außerdem wurden die Materialien auf die für die Anwendung auftretenden Einsatzbedingungen getestet und bewertet. Die von den Herstellern gelieferten Zugstäbe wurden dabei in verschiedenen Medien bei 100 ˚C bzw. 80 ˚C für 24 Stunden eingelagert und im Anschluss für 7 Tage bei 100 ˚C gealtert. Zusätzlich wurde für das Material auch noch eine verschärfte Luftalterung durch vorlagern bei 150 ˚C für 14 Tage durchgeführt. Im Anschluss wurden im Zugversuch die mechanischen Kennwerte erneut bestimmt und mit den Ausgangskennwerten verglichen. Nach der Ermittlung und Aufbereitung der Ergebnisse konnte eine Endbewertung erfolgen. Als Bewertungsreferenz diente das im Riemenspanner momentan verwendete PA66-GF, sowie das PA66-GK Material. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass keines der dichtereduzierten Ersatzmaterialien die mechanischen Kennwerte vom PA66-GF erreichen konnte. Das PA66-GF/HGK konnte in den Tests dennoch überzeugen und würde sich als möglicher Alternativwerkstoff eignen. Daher werden weitere Tests und bauteilnahe Untersuchungen mit diesem Material empfohlen.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/872576965tuch.txt