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.
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.
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.
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.
Untersuchung von Dünnschicht-Strukturen zur Detektion von THz-Strahlung. - 70 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Für die Detektion elektromagnetischer Strahlung im Terahertz-Frequenzbereich untersucht diese Arbeit theoretische Modelle zur Beschreibung des Absorptionsverhaltens von Mikrokreuzgittern. Ziel ist daher die Entwicklung von Mikrogittern mit einem ultrabreitbandigen konstant hohen Absorptionsgrad. Dafür werden ein analytisches Leitungsmodell nach Ulrich sowie zwei numerische FEM-Materialmodelle (Finite Elemente Methode) vorgestellt. Als Eingangsparameter der Modelle werden nur die Geometrie und der Flächenwiderstand benötigt. Zur Verifizierung der Modelle werden Proben in Form von einlagigen Mikrogittern aus Gold-Palladium (AuPd) auf einer Siliziumnitrid-Membran (Si3N4) hergestellt. Deren Absorptionsgrad wird mittels FTIRSpektroskopie (Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie) über ein Frequenzband von 0,25 THz bis 200 THz bei Raumtemperatur vermessen. Hinsichtlich der angedachten Arbeitsbedingungen werden Proben zusätzlich auch bei 7K untersucht, um die Modelle bezüglich der Änderung des Flächenwiderstandes zu überprüfen. Sowohl die Ergebnisse des analytischen Modells als auch die eines der numerischen Modelle, geben in funktionsrelevanten Frequenzbereichen die gemessenen Absorptionsgrade ausreichend genau wieder, um die Modelle für die Konstruktion von Absorbergittern zu verwenden. Für sicherere Abschätzungen ist es speziell mit dem analytischen Modell möglich, Toleranzfelder für die Gittergeometrie festzulegen. Die Herstellung und Voruntersuchung von verschiedenen Absorbertestgittern kann damit erheblich reduziert werden.
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.
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.
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.
Reinigung von bewitterten, eisenarmen Glasscheiben mittels unterschiedlicher Reinigungsflüssigkeiten. - 67 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Arbeit werden die Glasoberflächen von zwei Glasproben mit drei "Alterungsflüssigkeiten" gealtert um sie im Anschluss zu reinigen. Vor den Versuchen, nach dem Alterungsprozess und nach dem Reinigungsprozess werden jeweils die Glasoberflächenzustände bestimmt. Es werden die Grundlagen der Glas- und im speziellen der Flachglasherstellung beschrieben, die zugrunde liegenden Normen erläutert und die einzelnen Messgeräte zur Glasoberflächenanalyse vorgestellt. Ziel war es eine Aussage darüber treffen zu können, ob der Eisengehalt der Glases einen Einfluss auf den Glasoberflächenzustand von Solarmodulen hat, und wenn ja welchen!
Eigenschaftsveränderungen von Metall-Inserts im Spritzgussprozess. - 87 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, entscheidende Einflussfaktoren beim Insert-Molding aufzuzeigen und diese gezielt zu reduzieren. Dafür wurde exemplarisch die Maßhaltigkeit eines Geometriemerkmals an Hochdruckeinspritzventilen untersucht und ausgewertet. Hierbei wurde die statistische Versuchsplanung (DoE) angewendet, um zunächst mit der Einfaktor-Methode die relevanten Einflussparameter des Prozesses herauszuarbeiten und mit Hilfe von Literaturrecheren zu hinterlegen. Mittels Taguchi-Versuchsplanung werden die Parameter optimiert, um den Spritzgießprozess robuster gegenüber Störeinflüssen zu gestalten. Die gewonnenen Erkenntnisse werden zum Ende der Arbeit validiert. Durch eine gezielte Anpassung im zuvor stattfindenden Richtprozess kann das Geometriemerkmal gezielt berücksichtigt werden. Die Schlussfolgerung der Arbeit bestehen darin, dass der Spritzgießprozess bzw. die Faserorientierung maßgeblich zu den Schwankungen der Maßhaltigkeit beitragen. Durch die in den Untersuchungen gewonnen Erkenntnisse kann der Einfluss des Umspritzens gezielt kompensiert werden und die angestrebte Minimieren der Streuung wird erreicht. Zuletzt werden Vorschläge für Prozessanpassungen der Folgegenerationen der Hochdruckeinspritzventile gegeben.