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Fakultätsübergreifendes Institut für Werkstofftechnik


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INHALTE

Studienabschlussarbeiten

im Institut für Werkstofftechnik

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Erstellt: Wed, 13 Dec 2017 23:06:03 +0100 in 0.0512 sec


Berger, Dominik
Korrelation von Verfahrensparametern und Formteileigenschaften bei der Druckbeladung in der Verarbeitung von EPP-Beads. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Herstellung von Bauteilen aus geschlossenzelligen Polyolefin-Partikelschäumen gliedert sich in vier Teilprozesse: Partikel-Herstellung, Druckbeladung, Formteilherstellung und Wärmebehandlung. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Korrelation von Verfahrensparameter und Formteileigenschaften bei der Druckbeladung untersucht. Fehlende Kenntnisse über Effekte und Zusammenhänge der Einflussgrößen führen in der Praxis zu Qualitätsschwankungen in der Herstellung von EPP-Partikelschäumen. Zu diesem Zweck wird zunächst ein theoretischer Überblick über die Charakteristika von EPP sowie den Formteilprozess gegeben. Anschließend wird ein Modell zur Veranschaulichung des Diffusionsvorgangs entwickelt. Der praktische Teil der Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Zuerst wird der Einfluss der Prozessparameter auf den Partikelinnendruck untersucht, anhand der gewonnen Erkenntnisse wird die Linearität der Zusammenhänge geklärt. Im Anschluss werden mittels eines teilfaktoriellen Versuchsplans Effekte und Wechselwirkungen der Prozessparameter auf die Zielgrößen der Formteilherstellung analysiert. Abschließend wird der Druckbeladungsprozess in der Wirtschaftlichkeitsrechnung auf die Kostenentstehung hin untersucht und eine Kostenvergleichsrechnung durchgeführt.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870901648berge.txt
Kahl, Martin
Entwicklung eines CFK-Monocoque für ein Formula Student Team. - 114 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Faserverstärkte Kunststoffe bieten mit ihren hohen spezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten ein enormes Leichtbaupotential im Automobilbau. Daher finden diese verstärkt im Karosseriebau Anwendung. Ihre anisotropen Eigenschaften ermöglichen es, die Kunststoffe gezielt an die Bauteilanforderungen und -beanspruchungen anzupassen. Unter Ausnutzung des Leichtbaupotentials wurde im Rahmen dieser Arbeit ein FVK-Monocoque entwickelt und simuliert. Die dafür notwendigen Kenntnisse über die gängigen Werkstoffe, Verfahrensweisen und Technologien wurden durch Literaturrecherche erarbeitet. Darauf folgte eine Analyse eines bereits bestehenden Monocoque hinsichtlich dessen Leichtbaupotentials. Die Anforderungen an das neue Monocoque wurden anhand eines aktuellen Reglements und den Betriebsbedingungen erarbeitet und in einem Lastenheft aufgeführt. Auf Basis dieser Anforderungen sowie den Erkenntnissen aus der Literaturrecherche und Analyse wurden neue Konzepte für den Lagenaufbau und Krafteinleitungselemente erarbeitet und nach einer kritischen Bewertung ausgewählt. Im Vorfeld der Auslegung der Lagenaufbauten wurden die Materialeigenschaften von CFK-Laminaten nach DIN-Normen in Versuchen experimentell ermittelt. Mit diesen gewonnenen Daten sowie den in ANSYS PrePost 16.2 modellierten Versuchsaufbauten wurden Sandwichstrukturen entwickelt und simuliert. Den Abschluss der Arbeit bilden weitere Tests zur Validierung der Simulationsergebnisse.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/870114735kahl.txt
Panusch, Felix
Anwendbarkeit von Konzepten der zerstörungsfreien Prüfung zur Bestimmung der Qualität einer Schweißnaht am Beispiel eines Automobilzulieferbetriebes. - 54 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Die vorliegende Abschlussarbeit beschäftigt sich mit der potentiellen Verbesserung der Prüfung von Schweißnähten durch Konzepte zur zerstörungsfreien Prüfung. Ziel dieser Bachelorarbeit war es alternative zerstörungsfreie Prüfverfahren zu finden und zu analysieren, welche für spezifische im Automobilzulieferbereich verwendete Schweißnähte Anwendung finden könnten. Für die Auswahl der betrachteten Verfahren wurde neben der Literaturrecherche auch auf die Erfahrungen von Instituten, welche sich auf Schweißtechnik und zerstörungsfreie Prüfverfahren spezialisiert haben und diversen Prüfmittelherstellern zurückgegriffen. Nach der Auswahl der möglichen Verfahren wurden diese praktisch an typischen Schweißprozesserzeugnissen aus der Automobilindustrie erprobt. Die aus diesen Versuchen gewonnen Daten wurden für die Selektion der fähigsten auf die Anwendungsfälle bezogenen Verfahren verwendet. Zur relativen Bewertung der zerstörungsfreien Prüfungen wurden diese anhand von technischen und wirtschaftlichen Gesichtpunkten mit derzeit in der Industrie als Standard verwendeten Verfahren verglichen. Als Abschluss dieser Bachelorthesis, wurden Möglichkeiten aufgezeigt, welche die Prozess- und Produktqualität aussagekräfig wiedergeben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/869922130panus.txt
Gohdes, Marvin
Entwicklung und Verifizierung von Auslegungsrichtlinien für Formteil-Insert Kombinationen. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Die Firma RMA-TSK Kunststoffsysteme Sömmerda GmbH & Co. KG produziert Kunststoffteile für verschiedene Automobilhersteller. Eines dieser durch Spritzgießen gefertigten Formteile ist ein Crash-Element aus glasfaserverstärktem Kunststoff, welches im Frontwagenbereich von Fahrzeugen montiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein geeignetes Fügeverfahren für die Montage des Crash-Elements ermittelt. Dabei gilt es die technischen Forderungen mit der ausgewählten Verbindungstechnik zu erfüllen und diese hinsichtlich ihrer wirtschaftlichen Wertigkeit zu beurteilen. Zudem werden allgemeine Konstruktionsrichtlinien für die Verwendung von metallischen Montageelementen bei Kunststoffformteilen erarbeitet. Durch systematische Vorgehensweise können verschiedene auf die Verbindungstechnik wirkende Einflussfaktoren untersucht und die dabei auftretenden Schadensphänomene dokumentiert werden. Diese Schadensphänomene sind durch konstruktive Auslegungen bzw. prozesstechnische Richtlinien gezielt zu verhindern. Aus den gewonnen Erkenntnissen der Versuchsreihen ist ein Katalog zu erstellen, der durch Konstruktionsrichtlinien Lösungsansätze darlegt, die beim Auftreten von Schadensfällen angewandt werden können.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/867101636gohde.txt
Barth, Martin
Auslegung und Simulation mechanischer Eigenschaften eines Hybridverbundes aus CFK und GFK und Vergleich mit experimentellen Ergebnissen. - 72 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Beeinflussung veränderlicher Einsatztemperaturen und variablem Lagenaufbau eines Hybridlaminats aus CFK und GFK. Grundlage bildet eine Anpassung der klassischen Laminattheorie mit temperaturabhängigen Ausgangsgrößen. Dies soll reellere Werte der Laminatsteifigkeit und der resultierenden Spannungen widergeben. Anhand praktischer Versuche mit Vergleichslaminaten erfolgt die Ermittlung der Ingenieurkonstanten der Proben, auf Basis von gemessenem Spannungs-Dehnungs-Verhalten. Diese Werte werden mit berechneten Größen vergli-chen. Die Lagenschichtung der Proben erfolgt in der Kombination CFK/GFK - 0/0˚, 0/90˚, 90/0˚ und 90/90˚. Dies stellt den höchstmöglichen Winkelversatz bei den Faserorientierungen in einem Laminat dar. Da aus diesen Anordnungen ermittelten Werte lassen auf weitere Kombinationen unterschiedli-cher Orientierungsvarianten der Einzelschichten in einem Hybridlaminat schließen und eine Voraussage über das Werkstoffverhalten treffen. In dieser Arbeit wird das Verhalten eines Hybridverbundes aus HT-Kohlefasern und E-Glasfasern in Kombination mit Epoxidharz untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse dienen als Grundlage zur Untersuchung weiterer Werkstoffkombinationen. Ziel ist es ein Material- und Berechnungsmodell aufzustellen, das geeignet ist das Verhalten eines Hybridverbundes aus CFK und GFK in Abhängigkeit vom Lagenaufbau zu beschreiben.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/867031557barth.txt
Kasch, Sebastian
Herstellung von MAX Phasen aus dem Dreistoffsystem Ti-Al-C basierend auf dem Ansatz von Materialbibliotheken. - 96 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

MAX Phasen sind eine relativ junge Materialgruppe und zeigen herausragende elektrische und mechanische Eigenschaften sowie eine starke Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen und aggressiven Umgebungen. Sie vereinen somit als Funktionskeramik viele vorteilhafte Eigenschaften von Metallen und Keramiken. Dieses einzigartige Eigenschaftsprofil eröffnet interessante Anwendungsgebiete auch im Bereich dünner Schichten, wie beispielswiese als elektrische Kontakte, Korrosionsschutzschichten und tribologische Anwendungen bei hohen Temperaturen. Diese Arbeit beschreibt die Herstellung der MAX Phasen Ti2AlC und Ti3AlC2 als Dünnschicht. Als Ausgangspunkt dient dabei die Untersuchung des Dreistoffsystems Titan-Aluminium-Kohlenstoff mit kombinatorischen Dünnschichtverfahren. Dabei wird in einem Beschichtungsexperiment eine Vielzahl von Zusammensetzungen auf einem Wafer erzeugt. Die Multilayer-Stapel, aus reinem Titan, Aluminium und Kohlenstoff, wurden bei Raumtemperatur zyklisch mittels DC Magnetron-Sputtern aus den drei elementaren Targets abgeschieden. Die kombinatorischen Materialbibliotheken wurde dabei durch keilförmige Elementschichten als Teil des Schichtsystems erzeugt. Als Substrat dienten 4" Silizium-{100}-Wafer mit einer Diffusionsbarriere entweder aus 50 nm SiO2 oder Si3N4. Zur Aktivierung der Festphasenreaktion der Komponenten zu den MAX Phasen Ti2AlC und Ti3AlC2 wurden Temperaturbehandlungen bei 700-1050 ˚C über 20 s durchgeführt. Die Zusammensetzung und Phasenbildung wurde mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie und Röntgendiffraktometrie unter streifendem Einfall analysiert. Dabei wurde sowohl die Bildung von polykristallinem Ti2AlC, Ti3AlC2 als auch koexistierendem Ti3Al festgestellt. Härtemessungen mittels Nanoindentor, mit Vickerspyramide und einer Maximalkraft von 1 mN, ergaben eine Martenshärte von 11-12 GPa. Elektrische Messungen mittels linearer Van der Pauw-Methode ergaben für 950 ˚C getemperte Proben mit vorwiegend Ti2AlC einen spezifischen elektrischen Widerstand von 3,3 3,5&hahog;10^-7 [Omega]m. Proben mit vorwiegend Ti3AlC2 wiesen einen etwas höheren Widerstand von 5,7&hahog;10^-7 [Omega]m auf.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/867022493kasch.txt
Rienecker, Michael
Konstruktion eines 2-Komponenten-Spritzguss-Verschiebewerkzeuges am Beispiel einer PKW-Luftführung. - 88 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

Für ein Formteil, das für ein Zweikomponenten-Spritzgieß-Umsetzwerkzeug konzipiert wurde, soll ein Zweikomponenten-Spritzgieß-Verschiebewerkzeug konstruiert werden. Auslegung, Konstruktion und Simulation des neuartigen Zweikomponenten-Spritzgieß-Verschiebewerkzeugs sind elementare Bestandteile der Arbeiten. Basierend auf einem Vergleich möglicher Zweikomponenten-Werkzeuge werden die Voraussetzungen des Formteils für die Herstellung auf einem Verschiebewerkzeug ermittelt und die Luftführung angepasst. Das Werkzeug wird vollständig dimensioniert und konstruiert. Dazu wird zunächst ein Prinzip erarbeitet. Darauf aufbauend werden Betrachtungen zum Transfer des Vorspritzlings in die zweite Kavität und zur Entformung von Hinterschneidungen angestellt. Es werden mehrere Füllsimulationen durchgeführt und verglichen, um geeignete Anspritzpunkte zu finden. Temperier- und Auswerfersysteme werden dimensioniert, sowie die Steifigkeiten des Werkzeugs und der Verschiebeführung überprüft.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/866982795riene.txt
May, Mathias
Untersuchung und Bewertung von Polymer beschichteten, hartferritischen Mahlkörpern für die elektromechanische Nasszerkleinerung. - 142 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Die Anforderungen an die Sterilität bei Mahlprozessen sind in der Pharmaindustrie sehr hoch. Momentan werden die Wirkstoffe in Rührwerkskugelmühlen und Planetenkugelmühlen zerkleinert. Der Nachteil dieser Mühlen ist, dass die Prozesskammer und der Mühlenantrieb nur unter großem Aufwand getrennt werden können, dadurch wird die Reinigung erschwert. Eine Alternative ist die momentan in Entwicklung befindliche elektromechanische Nassmahlung. Bei diesem Prinzip ist dieses Problem nicht vorhanden, da konstruktionsbedingt kein mechanischer Antrieb vorhanden ist. Für das elektromechanische Prinzip (EMZ) sind hartmagnetische verschleißfeste Mahlkörper notwendig. Besonders geeignet ist Strontiumhexaferrit (SrFe12O19). Die Eignung solcher Mahlkörper für das EMZ wurde bereits in früheren Arbeiten nachgewiesen. Ziel dieser Arbeit ist es verschleißfeste Mahlkörper zu entwickeln, deren Verschleiß produktverträglich ist. Dies soll über eine Dickbeschichtung mit Kunststoff erfolgen. Dabei müssen die Mahlkörper gewährleisten, dass kein ferritischer Abrieb in das Mahlgut gelangt. Außerdem müssen sie die notwendigen magnetischen Kennwerte auch nach der Beschichtung erfüllen. Bei den Versuchen mit einem modifizierten Wirbelsinterverfahren zeigte sich, dass unterschiedliche Vorbehandlungen an den Mahlkörpern die Verschleißfestigkeit signifikant erhöhen. Außerdem hat sich ergeben, dass die Rundheit der hartmagnetischen Grundkörper einen großen Einfluss auf die Schichtqualität und Verschleißfestigkeit hat. Weiterhin gibt es eine deutliche Korrelation zwischen der Schichtdicke und der Temperatur des Kunststoffpulvers während der Beschichtung. Je höher die Pulvertemperatur ist, desto dicker wird die Schicht. Durch verschiedene Nachbehandlungen konnten die magnetischen und Oberflächeneigenschaften stark verbessert werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das Beschichten von SrFe12O19 Mahlkörpern mit Polyamid-Pulver mit einem modifizierten Wirbelsinterverfahren möglich ist und die geforderten Eigenschaften erreicht werden und auch nach der Beschichtung im elektromechanischen Mahlprozess eingehalten werden können.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/866803637may.txt
Köckritz, Julia
Erhöhung der Ermüdungsfestigkeit eines Epoxidharzes durch die Integration von nanoskaligen Böhmit-Partikeln. - 155 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit, 2016

Infolge der Energiewende wird nach stetig neuen Wegen gesucht die Energieproduktion mittels erneuerbarer Energien, wie unter anderem von Windkraftanlagen, effizienter und kostengünstiger zu machen. Um dies umzusetzen, ist eine Vergrößerung der Rotorblätter notwendig. Aufgrund der zwangsläufigen Massenerhöhung und der sehr hohen Ermüdungsbeanspruchung der Rotorblätter, ist ein besonders gutes Masse-Eigenschafts-Verhältnis der einzusetzenden Materialien gefordert. Die aktuell bekannten Werkstoffe haben in dieser Hinsicht ihre Einsatzgrenzen erreicht. Deshalb liegt ein Fokus auf den vielversprechenden, leistungsstarken, nanopartikelverstärkten Kunststoffen. Unter diesem Aspekt befasst sich diese Arbeit mit der Herstellung von einem mit nanoskaligen Böhmitpartikeln modifizierten Epoxidharz und insbesondere der Beeinflussung der Ermüdungsfestigkeit mittels dynamischer Vierpunktbiegung. Dabei wurde auch der Einfluss von verschiedenen Partikeloberflächenmodifikationen und Partikelfüllgehalten auf die Verarbeitung, sowie die mechanischen Eigenschaften von Epoxidharz analysiert. Die Untersuchungen ergaben dabei, dass eine Taurinmodifizierung die beste Verarbeitbarkeit der geprüften Epoxidharzmodifizierungen aufzeigt. Die ermittelten mechanischen Eigenschaften werden vor allem in Abhängigkeit des Füllgehaltes gesteigert. Mit dem höchsten, getesteten Nanopartikelfüllgehalt von 15 Gew% wurde eine höhere Bruchzähigkeit, größere Zugfestigkeit, größeres E-Modul und eine 10fach längere Ermüdungslebensdauer im Vergleich zum unverstärkten Epoxidharz erreicht.


http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/866799524koeck.txt
Krüger, Michael
Untersuchung des Einflusses von Verstärkungsfasern auf die mechanischen Kennwerte von Aluminiumschaum. - 66 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit, 2016

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.