Analytische Untersuchungen verschiedener MOX-Sensoroberflächen. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Ziel dieser Arbeit war es die Oberflächenvergrößerung verschiedener Black-Silicon-Strukturen gegenüber planen Silizium zu bestimmen. Black-Silicon hat gegenüber planen Siliziumoberflächen eine wesentlich größere Oberfläche. Zur Herstellung geeignet sind Verfahren nach dem DRIE- und ICP-Prinzip. Black-Silicon-Strukturen zeigen sich als Nadeln mit kegelförmiger Geometrie. In Abhängigkeit des Herstellungsverfahrens ändert sich die Nadelstruktur sowie deren Verteilung und Größe. Die daraus resultierende Oberflächenvergrößerung ist proportional zur Veränderung dieser Werte. Untersucht wurden vier verschiedene Herstellungsprozesse, zwei ICP- und zwei DRIE-Prozesse. Bis zu 450% der Oberfläche eines planen Silizium-Wafers kann die Oberfläche einer Black-Silicon-Struktur betragen. Nach einem Oxidierungsschritt kann diese auf bis zu 500% steigen. Diese Vergrößerung wird durch einen ICP-Prozess mit anschließender Argon-Behandlung erzielt. Nach der Oxidierung liegen DRIE-Prozesse im Optimalfall bei circa 250%. Für den Einsatz von Black-Silicon als Substratmaterial bedeutet eine größere Oberfläche eine Steigerung der Effektivität und Sensitivität. Für die Ermittlung der Oberflächenvergrößerung bietet sich eine Kombination aus REM- und FIB-Aufnahmen an. Aus den REM-Aufnahmen ließen sich die Nadelbedeckung und die Nadeldichte gewinnen. Mithilfe der FIB-Aufnahmen im Querschnitt wurden die geometrischen Abmessungen der kegelförmigen Nadeln bestimmt. Durch die Kombination der REM- und der FIB-Aufnahmen konnte die Oberflächenvergrößerung von Black-Silicon gegenüber planen Silizium bestimmt werden.
Adsorption von SiC-Feinstpartikeln aus wässrigen Suspensionen auf galvanisch hergestellten Zinkoberflächen. - 58 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Im Rahmen der EU-Altautoverordnung vom 1. Juli 2007 wurde der Einsatz von hexavalentem Chrom in allen Fahrzeugteilen verboten. Heute werden diese Systeme daher durch Chrom(III)-haltige Dickschichtpassivierungen ersetzt. Diese sind allerdings aufgrund der geringeren Härte anfällig gegen mechanische Verletzungen. Somit kommt es bei Trommelware, also Bauteile die in einer Trommel unter ständiger Rotation verzinkt werden, bereits während der Herstellung der Korrosionsschutzschicht zu Beschädigungen der Passivierungsschicht und infolgedessen zu vorzeitiger Korrosion. Mithilfe des Einbaus von Hartstoffpartikeln in die Passivierungsschicht soll deren Härte gesteigert und infolgedessen die Korrosionsbeständigkeit erhöht werden. Im Rahmen einer Bachelorarbeit wurde das Adsorptionsverhalten von nanoskaligen SiC Partikeln aus stabilen, wässrigen Suspensionen auf galvanisch hergestellten Zinkoberflächen hinsichtlich verschiedener Parameter untersucht. Mithilfe des Kammpolymers Melpers 0045 und einer Dispergierung in der Rührwerkskugelmühle gelang eine elektrosterische Stabilisierung der SiC-Partikel in wässrigen Suspensionen. Um deren Stabilität zu bewerten, wurden die Partikelgrößenverteilung und das Zetapotential gemessen. Die Adsorption zeigte eine starke Abhängigkeit vom pH-Wert und ist somit gesteuert durch elektrostatische Anziehungs- bzw. Abstoßungskräfte. Die adsorbierten Schichtdicken wurden mittels Röntgenfluoreszenzanalyse ermittelt. Mithilfe einer Hydrophobierung bleibt die Adsorptionsschicht stabil gegen einen anschließenden Spülprozess in destilliertem Wasser. Durch Adsorbieren von Polymerionen kann die Partikelschicht bei einer zweiten Verzinkung verankert werden. Durch eine Konvertierung der zweiten Zinkschicht in eine Cr(III)-haltige Passivierungsschicht gelingt ein Einbau der SiC-Partikel.
Entwicklung von Auslegungs- und Skalierungsregeln für Plastifizierantriebe von Spritzgießmaschinen. - 117 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Arbeit wurden mittels Versuchen auf den Spritzgießmaschinen KM80-380CX und KM750-180 CX V/160 der Firma KraussMaffei die Antriebsanforderungen von Schneckenantrieben für Spritzgießmaschinen ermittelt. Dazu wurden Drehmomentmessungen und Leistungsmessungen auf den Spritzeinheiten durchgeführt und ausgewertet und die Auswirkungen prozessbeeinflussender Größen auf diese untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Erstellung von Betriebsszenarien, aus welchen sich die Antriebsanforderungen entnehmen lassen. Die ermittelten Schneckenantriebsmomente dienten dabei als Basis der Betriebsszenarien. Für die Erstellung der Betriebsszenarien wurde davon ausgegangen, dass der Antrieb für eine Spritzgießmaschine, auf der ein Bauteil in Dauerproduktion hergestellt wird, optimiert werden soll. Des Weiteren werden die Antriebsanforderungen durch Anwendung von Skalierungsregeln auf verschiedene Schneckendurchmesser übertragen und Hinweise für die Anwendung der Betriebsszenarien gegeben.
Konzeption und Auslegung einer mikroskopierbaren Messzelle. - 75 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wurde die Entwicklung und Konzeption einer mikroskopierbaren Messzelle mit dem dazugehörigen bildgebenden System durchgeführt. Die Bachelorarbeit war Teil eines Kooperationsprojekts der Fa. 3T Analytik mit dem Universitätsklinikum Tübingen. Ziel des Projekts ist die in-situ videomikroskopische Analyse der Schwingquarzoberfläche während einer Messung, die eine quantitative Beurteilung der Eigenschaften und des Ankopplungsprozesses von Analyten ermöglicht. Dazu wird zunächst die Notwendigkeit für die erfolgreiche Umsetzung der vorgestellten Entwicklung erörtert. Im Anschluss dazu werden die für die Entwicklung der Messzelle und Auswahl der optischen Komponenten essentiellen Eigenschaften von Schwingquarzsensoren diskutiert. Die entsprechenden optischen Komponenten wurden speziell für die Anwendung ausgewählt und zu einem bildgebenden System kombiniert. Die Entwicklung der Messzelle wurde passend zum vorher entworfenen bildgebenden System gestaltet, da das zu entwickelnde Produkt eigenständig betreibbar sein soll. Die Messzelle wurde kompatibel zur vorhanden Schwingquarzsensorplattform qCell T der Firma 3T Analytik konstruiert.Vor der Entwicklung der Messzelle wurde eine Werkstoffauswahl anhand von verschiedenen, vorher aufgestellten Anforderungen durchgeführt. Anschließend wurde ein Versuchsaufbau konzipiert, um die Leistungsfähigkeit des bildgebenden Systems nachzuweisen und erste Feldexperimente durch den Kooperationspartner zu ermöglichen. Dieser konzipierte Versuchsaufbau soll voll funktionsfähig sein und entscheidend in die Entwicklung des ersten Demonstrators des Produkts qCell T opto einfließen.
Untersuchungen zur galvanischen Kupferabscheidung aus alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten. - 76 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die Verfahren der Galvanotechnik unterliegen einem Prozess der kontinuierlichen Optimierung. Ein Ansatz dafür ist, Verfahren so weit wie möglich umweltschonend und unter Berücksichtigung ökologischer Aspekte, wie zum Beispiel giftige cyanidhaltige Kupferelektrolyte zu ersetzen, zu optimieren. Die vorliegende Arbeit verfolgt diesen Ansatz und beschäftigt sich mit Untersuchungen zur galvanischen Kupferabscheidung aus alkalisch-cyanidfreien Elektrolyten. Der Hauptaspekt der Untersuchungen liegt in den Versuchen zur galvanostatischen Kupferabscheidung mit einer Galvanikanlage im Labormaßstab, wobei verschiedene Elektrolytansätze mit Phosphonaten als Komplexbildner gewählt werden. Im Anschluss erfolgt eine visuelle Beurteilung der Schichtqualität und mithilfe der Wägemethode und der Röntgenfluoreszenzanlyse werden die Schichtdicke sowie die Stromausbeute bestimmt. Des Weiteren werden mit einer elektrochemischen Quarzmikrowaage und einer Platin-Platin-Messzelle ebenfalls galvanostatische Untersuchungen zur galvanostatischen Kupferabscheidung und Versuche zur zyklischen Voltammetrie durchgeführt. Mithilfe der potentiometrischen und komplexometrischen Titration erfolgt eine Analyse der Elektrolytbestandteile.
Untersuchung des Kontaktverhaltens oszillierender Mikrotastsysteme. - 140 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, die Materialabhängigkeit des Antastverhaltens eines an der Technischen Universität Ilmenau im Rahmen des Sonderforschungbereichs SFB-622 entwickelten oszillierenden Mikrotasters zu untersuchen. Das Antastelement des Mikrotasters (Rubinkugel, Radius Rk = 100[my]m) steht während einer Messung im Semikontakt mit der zu untersuchenden Messobjektoberfläche. Es besteht demnach ein kurzzeitiger, periodischer Kontakt (Kontaktzeit tk ≈ 10[my]s) zwischen dem Messobjekt und dem Antastelement. Während dieses Kontakts finden vielseitige Wechselwirkungen an der Kontaktfläche statt. Einerseits beeinflussen kapillare, elektrostatische und Van-der-Waals-Kräfte das Kontaktverhalten. Andererseits verformen sich sowohl das Antastelement als auch die Messobjektoberfläche, wobei die Rauheit der Messobjektoberfläche das Kontaktverhalten entscheidend beeinflusst. Aufgrund des dynamischen Kontakts dissipiert zusätzlich ein gewisser Teil der Bewegungsenergie, welcher maßgeblich durch das Dämpfungsvermögen der Kontaktmaterialien bestimmt wird. Diese komplexen Wechselwirkungen manifestieren sich in einer materialspezifischen Phasenverschiebung zwischen der anregenden Aktorspannung und dem Messsignal der Auswerteelektronik. Um die Materialabhängigkeit des Antastverhaltens zu bestimmen, wurde die Phasenverschiebung in Abhängigkeit des Abstandes zwischen dem Messobjekt und dem Nulldruchgang der Tasterschwingung für verschiedene Materialien (Silicium, Gold, Titan, Aluminium, Nickel, Chrom, Borofloat ® Glas und PDMS ) bestimmt. Die durchgeführten Messungen bestätigen die Materialabhängigkeit des Antastverhaltens; Glas und PDMS lassen sich eindeutig sowohl untereinander als auch von den anderen Materialien unterscheiden. Zusätzlich wurden zwei Modelle entworfen, um das Kontaktverhalten zu simulieren. Das erste Kontaktmodell erweitert die Hertzsche Kontakttheorie unter Berücksichtigung der Materialdämpfung und gibt das Kontaktverhalten qualitativ korrekt wieder. Das zweite Kontaktmodell baut auf der Fuller-Tabor-Theorie auf und gibt das Kontaktverhalten auch quantitativ korrekt wieder. Hierbei werden neben adhäsiven Kräften auch die Oberflächenbeschaffenheiten der Kontaktflächen berücksichtigt.
Untersuchung von leitfähig modifizierten Formmassen und deren Eignung für unterschiedliche Anwendungen. - 80 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In der Kunststoffindustrie werden funktionalisierte Formteile in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt. Bei der Funktionalisierung werden Füllstoffe dem Kunststoff während der Aufbereitung zugefügt, um die Eigenschaften des Kunststoffformteils zu verändern. Dabei können elektrisch leitfähige Partikel die Leitfähigkeit von Kunststoffen erhöhen und für die Substitution bestehender Werkstoffe wie Kupfer verwendet werden. Die erreichbare Leitfähigkeit hängt neben dem leitfähigen Füllstoff auch vom verwendeten Füllstoffgehalt und den Verarbeitungsbedingungen ab. Der Mechanismus der Leitfähigkeit wurde physikalisch analysiert und eine Prozessanalyse des Aufbereitungs- und Verarbeitungsprozess durchgeführt. Mittels eines DoE Versuchsplans wurden die Haupteinflussgrößen auf die elektrische Leitfähigkeit und die Verbundfestigkeit zwischen Kunststoff und Folie quantifiziert. Weitere Versuche wurden zur Kontaktierung der leitfähig modifizierten Formmasse mit Eigenteilen durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit konnten leitfähige Kunststoffe auf Polycarbonatbasis mit 20 % CF hergestellt werden, die einen Widerstand von 30 k[Omega] aufweisen. Mit dieser Leitfähigkeit können Anwendungen realisiert werden, bei denen geringe Ströme anfallen. Ein Demonstrator wurde im Folienhinterspritzverfahren hergestellt und die Funktionsfähigkeit nachgewiesen.
Erhöhung der Tieftemperatur-Riss-Unempfindlichkeit des Gelcoatsystems (Reinharzdeckschickt). - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) sind Verbundwerkstoffe mit einer Harzmatrix und einer faserförmigen Verstärkung. Umwelteinflüssen ausgesetzte FVK sind in der Regel mit einer unverstärkten Harzschicht, Gelcoat genannt, vor diesen Einflüssen geschützt. Dieser Gelcoat reißt bei Temperaturwechselbeanspruchung. Ziel dieser Arbeit ist es den Gelcoat aus Polyesterharz gegen die Rissbildung unempfindlicher zu machen.
Rheologische Untersuchung einer Mischung aus Harz und Wüstensand. - 94 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
Die Bildung von Slums, beispielsweise bedingt durch Urbanisierung, stellt viele, überwiegend arme Länder vor große Probleme. Hinzu kommen Umweltkatastrophen und Kriege. Polymerbeton könnte eine kostengünstige und vor allem schnelle Lösung sein, um kurzfristige oder langfristige Unterkünfte zu errichten. Das Modulare Aufbau System der Firma PolyCare ermöglicht es, ohne technische Hilfsmittel oder besondere Vorkenntnisse, Bausteine herzustellen und diese zu Häusern zusammenzustecken. Die so errichteten Häuser können bei Bedarf auseinander genommen und an anderen Stelle aufgebaut werden. Als Füllstoff ist Sand verwendbar, welcher in den Zielländern oftmals in großen Mengen vorhanden ist, was dieses System zusätzlich attraktiv macht. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Ansatz zu finden, um das Aushärteverhalten, die Fließeigenschaften und den Einfluss des Sandes auf das Harzsystem zu bestimmen. Weiterhin werden die Kurvenverläufe mittels Weibullfunktion angeglichen. Die ermittelten Parameter der Weibullfunktion ermöglichen es dem späteren Anwender, die passende Kombination aus Beschleuniger und Härter für seine Anwendung zu bestimmen. Mithilfe dieser Erkenntnisse, sollen die Prozessbedingungen verbessert und die Prozesszeit verringert werden.
http://www.gbv.de/dms/ilmenau/abs/857194909fried.txt
Herstellung und Charakterisierung von optischen Gittern unter Zuhilfenahme der Selbstorganisation von Copolymeren. - 41 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2016
In dieser Bachelorarbeit wurden Drahtgitterpolarisatoren unter Verwendung selbstorganisierender Blockcopolymere hergestellt und deren Polarisationswirkung analysiert. Dabei kamen standardlithografische Verfahren zur Strukturerzeugung, Methoden zur Ausrichtung der Blockcopolymere sowie Strukturübertragungsprozesse wie reaktives Ionenätzen, thermisches Bedampfen und Lift-off zum Einsatz. Die Charakterisierung der erstellten Proben erfolgte mittels Bestimmung des Polarisationsgrades an einem Spektralphotometer. Hier konnte eine nennenswerte polarisierende Wirkung nachgewiesen werden. Die gewonnenen Ergebnisse werden in der Arbeit diskutiert.