Optimierung von Montagehilfsmitteln mit Oberflächenkontakt. - Ilmenau. - 68 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Optimierung von Montagehilfsmitteln mit Oberflächenkontakt, welche im Montageprozess der Daimler AG zum Einsatz kommen. Diese, aus Polyoxymethylen (POM) gefertigten Hilfen, verursachen regelmäßig Beschädigungen an den lackierten Oberflächen der Fahrzeuge. Die Folgen daraus sind aufwändige Nacharbeiten, welche mit zusätzlichen Kosten verbunden sind. Zudem ist die spanende Fertigung der Montagehilfen aus POM kostenintensiv. Ausgehende von dieser Problematik wird deshalb im Rahmen der Arbeit ein Alternativmaterial für POM gesucht, welches als Fertigungsmaterial für Montagehilfen herangezogen werden kann. Hierdurch sollen durch Montagehilfen hervorgerufene Oberflächenbeschädigungen an Fahrzeugen vermieden und Kosten bei der Herstellung der Hilfen gesenkt werden.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Um die Effizienz von Solarzellen zu steigern werden Materialien anhand von Materialparametern optimiert. Einer dieser Parameter ist die Lebensdauer von angeregten Ladungsträgern, welche unter anderem mit der zeitaufgelösten Photolumineszenz erfasst wird. Das Ziel der Bachelorarbeit ist es, ein Streak-Kamera-System in Betrieb zu nehmen und erste Messungen von zeitaufgelöster Photoluminesz durchzuführen. Durch Vergleich von Referenzmessungen mit einem anderen Messsystem (Zeitkorreliertes Einzelphotonenzählen) wird ermittelt, ob diese benutzt werden können um den Einfluss von lateraler Diffusion auf den Messprozess abschätzen zu können. Dafür wurden zwei GaAs-Proben, je p- und n-dotiert, mit beiden Systemen vermessen und aus den Ergebnissen die effektive Lebensdauer der Proben ermittelt. Die Ergebnisse zeigen zunächst einen Unterschied der effektiven Lebensdauer zwischen den beiden Messsystemen. Diese Differenz konnte in erster Näherung durch eine Abschätzung des Diffusionseinflusses bei beiden Messsystemen erklärt werden. Zunächst zeigen die Ergebnisse, dass die Messungen von zeitaufgelöster Photolumineszenz mit dem Streak-Kamera-System qualitativ gute Ergebnisse liefern. Außerdem lässt sich der Einfluss von lateraler Diffusion näherungsweise durch Referenzmessungen mit einem weiteren Messsystem abschätzen.
Ruhespannungs-Schätzung von Li-Ionen-Zellen. - Ilmenau. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Um Elektrofahrzeuge gegenüber den auf dem Markt etablierten Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor konkurrenzfähig zu machen, ist eine Verbesserung der Batterieperformance und eine genaue Kenntnis der Batterieparameter notwendig. Die Ruhespannung (OCV) ist dabei eine der wichtigsten Kenngrößen für eine erhöhte Genauigkeit in der Ladezustandsbestimmung unter Berücksichtigung von Alterungseffekten. Bei einer nichtrelaxierten Lithium-Ionen-Zelle wird die Ruhespannung von Überspannungen überlagert und ist somit im Fahrbetrieb nicht direkt messbar. Um auch im nichtrelaxierten Zustand der Zelle eine Aussage über die Ruhespannung machen zu können, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Kalman-Filter zur Ruhespannungs-Schätzung in MATLAB als Proof of Concept implementiert. Nach einer ausgiebigen Analyse des Kalman-Filters werden die elektrochemischen Hintergründe von Überspannungen untersucht und anschließend nach ihrer Dynamik klassifiziert. Unter Berücksichtigung des Impedanzspektrums einer Lithium-Ionen-Zelle werden Modelle für die Batteriedynamik in Form eines elektrischen Ersatzschaltbilds gebildet und in die Zustandsraumdarstellung überführt. Es werden zwei dieser Modelle im Kalman-Filter angewendet und untersucht. Im ersten Modell wird die Dynamik der ohmschen Überspannung, sowie der dynamische Überspannungen durch Polarisation abgebildet. Im zweiten Modell werden zusätzlich dynamische Überspannungen in Folge von Diffusionsprozessen in Form einer approximierten Warburg-Impedanz betrachtet. Anschließend folgt die Validierung des Kalman-Filters beider Modelle anhand von Simulationen, die auf Messdaten von verschiedenen Fahrprofilen, Temperaturen und Relaxationsphasen der Zelle basieren. Des Weiteren wird eine Methode zur Bestimmung der Kapazität einer Lithium-Ionen-Zelle über die Ruhespannung analysiert. Ziel aller Simulationen ist es eine Einschätzung der zu erwartenden Fehler bei der Ruhespannungs-Schätzung vorzunehmen und das Verfahren hinsichtlich seiner Einsatzgebiete im Batteriemanagementsystem eines Elektrofahrzeugs zu evaluieren.
Festigkeitssteigerung von Glaskapillaren für den Einsatz im tubulären Kontinuumsroboter. - Ilmenau. - 98 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Das Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung eines Operationsinstrumentes, mit dem es möglich wird, Gehirngewebe mit gebogenen Kapillaren auf gekrümmten Trajektorien zu durchqueren. Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz von Glas als Kapillarenwerkstoff und beschäftigt sich mit dem Biegeverhalten chemisch vorgespannter Kapillaren bestehend aus Borosilicatglas 3.3 und Thermometerglas I860. Mit Hilfe des Draw-Down-Prozesses wurden aus Preformen mit 3 mm Außen- und 1,6 mm Innendurchmesser, Kapillaren mit Außendurchmessern von 2 mm und Innendurchmessern von 1,6 mm erzeugt und im Anschluss chemisch vorgespannt. Für den Prozess des chemischen Vorspannens wurde ein geeigneter Versuchsaufbau entwickelt, mit dem die Proben in einer Kaliumnitratsalzschmelze für jeweils zwei, acht und 20 Stunden behandelt wurden. Es wurde ein geeigneter Vierpunkt-Biegeversuch konstruiert, mit dem die Durchbiegung der Kapillare und die dafür aufgewendete Kraft bestimmt wurde. Daraus wurden die mechanischen Kennwerte der Proben wie die maximale Biegespannung [sigma]_b, der Elastizitätsmodul E, die Biegedehnung [epsilon]_b und der Biegeradius Rb der Kapillaren vor und nach dem chemischen Vorspannen berechnet und vergleichen. Durch EDX-Analysen wurde die Einlagerung der Kaliumionen bestätigt und die Eindringtiefe der Kaliumionen auf 12 [my]m bestimmt. Außerdem wurde der Verlauf der Mikrohärte der Proben vor und nach dem chemischen Vorspannen untersucht. Schlüsselworte: Ionenaustausch, Chemisches Vorspannen, Vierpunktbiegeversuch, mechanische Eigenschaften
Entwicklung und Herstellung eines Messaufbaus zur Bestimmung der Reaktionsgeschwindigkeit von Reaktivfolien. - Ilmenau. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, die Geschwindigkeit der Reaktionsfront von Reaktivfoilen zu bestimmen. Hierzu wurde ein Messplatz konstruiert. Es wird ein Überblick über Reaktive Mehrschichtsysteme gegeben. Besonders wird hierzu auf die Bedeutung der Reaktionsgeschwindigkeit und auf Einussfaktoren eingegangen. Außerdem wird die Wahl des Messplatzes und dessen Funktion erläutert. Der Messplatz wird anhand von Ni/Al-Proben bewertet, eine korrekte Bestimmung ist möglich. Anhand der gemessenen Geschwindigkeit wird mit dem Modell von Armstrong eine Reaktionstemperatur bestimmt.
Gewichtsoptimierte Krafteinleitungselemente für Faserverbund-Rotorscheiben in Axialflussmaschinen. - Ilmenau. - 63 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Der Einsatz von Faserverbund-Werkstoffen in Rotorscheiben stellt einen Ansatz zur Reduzierung bewegter Massen in Axialflussmaschinen dar. In dieser Arbeit werden Konzepte zur gewichtsoptimierten Krafteinleitung aus der Faserverbund-Rotorscheibe in die Motorwelle aus Metall als Hybridverbund erarbeitet. Dabei werden ausgehend von der Untersuchung der Haftungsmechanismen über Scherversuche die Eigenschaften der stoffschlüssigen Verbindung beider Komponenten akquiriert, die in den Vergleich mit kraft- und formschlüssigen Konzepten mit einfließen. Es wird eine Berechnungsmethode entwickelt, mit der sich Hybridbaugruppen in ANSYS Workbench modellieren und hinsichtlich des Verbundversagens untersuchen lassen. Es werden Gestaltungsrichtlinien formuliert und Festlegungen für den Lagenaufbau getroffen.
Analyse innovativer Fertigungstechnologien von Isolationskonzepten für elektrische Traktionsmaschinen. - Ilmenau. - 90 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
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.
Ermittlung mechanische Eigenschaften endlosfaserverstärkter Kunststoffbauteile im Impul-Echo-Verfahren. - Ilmenau. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich damit, ungenutztes Potential der zerstörungsfreien Prüfverfahren, hinsichtlich Faserverbundkunststoffen, aufzudecken. Dabei wird ein möglicher Zusammenhang zwischen den vorhandenen mechanischen Kenngrößen eines orientierten Faserverstärkten Kunststoffes und dessen messbaren Ultraschallwerten ermittelt. Zu Beginn dieser Arbeit werden, im Rahmen einer Literaturrecherche, allgemeine Grundlagen dargestellt. Dazu zählen die verschiedenen Arten der Faserverbundkunststoffe, deren Eigenschaften und Herstellungsverfahren, sowie die Grundlagen zu zerstörenden und zerstörungsfreien Messmethoden der Kunststoffprüfung. Im Anschluss wird auf Basis dieser Grundlagen ein Versuchsplan aufgestellt. Es werden Prüfkörper mittels RTM Verfahren hergestellt, deren Eingangsparameter, wie der Faservolumengehalt, die Faserorientierung und die Dichte, variieren. Bei der zerstörungsfreien Impuls-Echo Prüfung werden die Ausgangsparameter Schallgeschwindigkeit und Schallschwächungskoeffizient ermittelt. Im Anschluss werden die mechanischen Kenngrößen, wie das E-Modul und die Zugfestigkeit bei einem Zugversuch bestimmt. Zum Schluss werden Ergebnisse der beiden Prüfungen, mit dem Ziel zum Ermitteln eines einfachen Modelles, analysiert und verglichen.
Analyse und Optimierung des Pulverentfernungsergebnisses für den Post-Processing Bereich einer vollautomatisierten additiven Fertigunglinie. - Ilmenau. - 101 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
In der additiven Fertigung von Laserstrahl geschmolzenen Bauteilen wird an der Vollautomatisierung der Prozesskette hin zur additiven Serienfertigung gearbeitet. Zur Erprobung einer derartigen Prozesskette wurde eine Versuchsanlage aufgebaut. Die dazu neu entwickelten Maschinen des Post-Processing Bereichs der Versuchsanlage stellen spezielle Anforderungen an die Sauberkeit der verwendeten Bauplattformen und gefertigten Bauteile. Die folgende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse der bereits in der Versuchsanlage vorhandenen Maschinen zur Pulverentfernung. Das durch sie erzielte Pulverentfernungsergebnis wird untersucht. Es erfolgt eine Recherche zur Reinigung von Laserstrahl geschmolzenen Bauteilen. In der Prozesskette werden Stellen zur Verbesserung der Sauberkeit der Bauteile und Bauplattformen aufgezeigt. Es wird die Entwicklung einer automatisierten Einrichtung zur Pulverentfernung durchgeführt, um eine bereits vorhandene Maschine zu optimieren. Konzepte für Reinigungsmaschinen an den zuvor identifizierten Stellen werden erarbeitet und deren Plausibilität mit Ergebnissen durchgeführter Versuche bestätigt.
Analyse und Optimierung von Einflussgrößen des selektiven Lasersinterns von Polymerbauteilen für die Anwendung in der Luftfahrtindustrie. - Ilmenau. - 140 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2019
Additive Fertigungsverfahren bieten eine noch nie dagewesene Flexibilität in der Produktentwicklung. Die Stückkosten der werkzeuglosen Verfahren sind weitgehend stückzahlunabhängig und die Fertigung bedarf keiner Zentralisierung. Diese Vorteile machen die neuartige Verfahrensgruppe insbesondere für die Luftfahrtindustrie attraktiv. Für eine erfolgreiche Etablierung der additiven Fertigung in die alltäglichen Abläufe eines Instandhaltungsbetriebs wie der Lufthansa Technik AG, bedarf es noch der Erarbeitung umfassenderer Erkenntnisse zu den Technologien. Aus diesem Grund analysiert die vorliegende Abschlussarbeit Einflussgrößen des Selektiven Lasersinterns von Polymerbauteilen für die Anwendung in der Luftfahrtindustrie. Neben der Optimierung, zielt die Arbeit vor allem auf die Identifizierung wesentlicher Prozessparameter ab. Damit werden Erkenntnisse für die Zulassung additiv gefertigter Bauteile erlangt. Nach einer Einführung in die Grundlagen der additiven Fertigung, werden die wichtigsten kunststoffbasierten Fertigungsverfahren vorgestellt. Anschließend werden insbesondere der Selektive Lasersinterprozess und die zugehörigen Materialien betrachtet. Dabei wird stets besonderer Augenmerk auf die Anwendung in der Luftfahrt gelegt. Auf Grundlage einer Zusammenstellung und Definition aller essentiellen Prozessparameter des Selektiven Lasersinterns, wird eine Auswahl an Parametern getroffen, die im Zuge dieser Arbeit untersucht werden. Entsprechend dieser Auswahl werden Prüfpläne und Prüfkörper definiert, sowie die Grundlagen der Werkstoffprüfung erläutert. Durch Selektives Lasersintern werden Probekörper aus dem flammhemmenden Kunststoff DuraForm® FR 1200 unter Variation verschiedener Prozessparameter hergestellt. Zur Untersuchung des Einflusses der Prozessparameter auf die mechanischen Eigenschaften der Proben, dient der Zugversuch. Weiterhin erfolgt die Bestimmung der Oberflächenrauigkeit und der Probendichte zur ausführlichen Analyse der Prüfergebnisse. Die Interpretation der Messergebnisse erlaubt eine Bewertung des Einflusses der Prozessparameter auf die Bauteileigenschaften. Neben grundlegenden Erkenntnissen über das Fertigungsverfahren und das Material werden so vor allem wichtige Informationen für den Zertifizierungsprozess additiver Bauteile gewonnen.