Bachelorarbeiten

In dieser Arbeit werden in-Situ Versuche vorgestellt, in denen Betonproben kapillarer Feuchtigkeitsaufnahme ausgesetzt wurden, um diese mittels Computertomographie zu messen und bildgebend auszuwerten. Ziel der Untersuchungen sind es unter anderem, die Mengen an Wasser und deren Konzentrationsverteilung in den Proben mit Hilfe der Computertomographie zu erfassen und zu analysieren. Weiterhin sollte die Eignung der Computertomographie für derartige Messungen untersucht werden. Die Versuchsreihen führten zu der Erkenntnis, dass es möglich ist, mit der Mikro-CT die Wassersäule in den Betonproben darzustellen und einen Feuchtegradienten zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass eine Korrelation zwischen der Menge an kapillar gesaugten Wasser und der Anzahl der Risse in der Betonmatrix besteht. Ferner wurden Werte, die mittels NMR-Messungen aufgenommen wurden, zum Vergleich herangezogen. Der Vergleich ist aufgrund von zu stark voneinander abweichenden Bedingungen nur in geringem Umfang. Des Weiteren werden die Messreihen dazu genutzt, die Möglichkeit zu validieren, mit Langzeitmessungen Daten aufzunehmen, die mit einem Rissanalysetool untersucht werden sollen. Hierbei wurden jedoch statt der Risse in der Zementmatrix die Bereiche um die Körnung erfasst. Zum Abschluss werden Möglichkeiten zur Optimierung des Versuchsaufbaus und -vorgangs vorgestellt.

Hohlbauteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) werden mitunter durch Umflechten von blasgeformten Kernen und Injektion einer duroplastischen Matrix im anschließenden Resin-Transfer-Moulding (RTM)-Verfahren hergestellt. Dabei bieten Fließkanäle ein großes Potential, die Verteilung des injizierten Harzsystems über das Bauteil zu beschleunigen. Auf diese Weise kann die Tränkung des Geflechts in Bereichen, die nicht in unmittelbarer Nähe des Angusspunkts liegen, verbessert werden. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Herstellbarkeit von blasgeformten Kernen mit einer integrierten Fließkanalstruktur untersucht. In einer theoretischen Betrachtung wird die Durchlässigkeit von Fließkanälen ermittelt. Basierend auf der Systemanalyse eines bestehenden Prozesses zur Herstellung von CFK Hohlbauteilen mit einem konventionellen Blaskern, werden unterschiedliche Konzepte entwickelt. Die erarbeiteten Kerngeometrien werden in Modellversuchen hinsichtlich verschiedener Kriterien untersucht. Neben der Herstellbarkeit wird der Einfluss der Fließkanäle auf die Bauteilsteifigkeit und die Innendruckstabilität analysiert. Des Weiteren wird ermittelt, wie sich verschiedene Kanalausprägungen gegenüber dem Einschwemmen der Fasern in den Querschnitt des Fließkanals verhalten. Zuletzt wird in einem Modellversuch die Entfernbarkeit des Kerns mit einer Kanalstruktur aus einem CFK Hohlbauteil nachgestellt. Es wird das Verhalten des Kerns beim Entfernen untersucht und die benötigte Kraft für die Entformung ermittelt. Basierend auf den Versuchsergebnissen der Modellversuche wird eine Matrix entwickelt, aus der eine Handlungsempfehlung für die Konstruktion blasgeformter Kerne mit integrierten Fließkanälen abgeleitet wird.

Die Substitution von Metall durch Kunststoff ist ein stetig an Interesse gewinnendes Thema. Kunststoffe können die Anforderungen an Bauelemente oft mindestens ebenso gut erfüllen wie Metalle, hinsichtlich statisch-mechanischer, chemischer, elektrischer und vieler weiterer Eigenschaften. Zudem überzeugen Kunststoffe durch geringes Gewicht und Kosteneinsparung. Einen Anwendungsfall der Substitution von Metall durch Kunststoff stellt das in dieser Arbeit betrachtete Nivellierelement für Bodentragstrukturen dar. Ziel ist es, ein Kunststoffformteil zu entwickeln, das alle Anforderungen erfüllt, im Spritzgießverfahren hergestellt wird und leichter und günstiger ist als das ursprüngliche Bauteil. Hierzu werden zunächst Richtlinien zum Konstruieren von Spritzgießbauteilen und -werkzeugen zusammengefasst und der methodische Produktentwicklungsprozess erläutert. Im Anschluss folgen die Auswahl eines geeigneten thermoplastischen Materials und die Entwicklung verschiedener Formteilkonzepte zur Realisierung des Stützelements. Nach der Auswahl eines geeigneten Konzepts folgen die fertigungsgerechte Konstruktion des Nivellierelements, sowie die Konstruktion des Spritzgießwerkzeugs zur Herstellung des Kunststoffformteils. Abschließend findet ein technisch-wirtschaftlicher Vergleich zwischen dem ursprünglichen Metallbauteil und dem in dieser Arbeit entwickelten Kunststoffbauteil statt.

Neben einer zügigen Verzögerung des Fahrzeuges werden weitere kundenrelevante Anforderungen an das Bremssystem gestellt. So sollen während des Bremsvorganges möglichst keine Geräusche und spürbaren Schwingungen vom Fahrer wahrgenommen werden. Auch die Korrosionsanfälligkeit sowie die Verschmutzung der Radfelgen durch Bremsenabrieb sollen möglichst gering gehalten werden. Für eine einwandfreie Leistungsfähigkeit hat die Bremsscheibe sowohl mechanische als auch thermische Eigenschaften zu erfüllen. Ihre werkstoffliche Zusammensetzung und ihre Geometrie beeinflussen maßgeblich den Erfüllungsgrad der angestrebten Kriterien. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Graugussvarianten EN-GJL-150, EN-GJL-200 und EN-GJL-250 hinsichtlich ihrer bremsentechnischen Eigenschaften verglichen werden. Dafür wurden Bremsscheiben aus den drei unterschiedlichen Materialien mit einer einheitlichen Geometrie gefertigt und in Prüfstandsversuchen auf ihre Leistungsfähigkeit getestet. Zusätzlich wird eine Werkstoffanalyse der vorliegenden Werkstoffe durchgeführt. Anhand der ausgewerteten und gegenübergestellten Ergebnisse kann eine Aussage über die Leistungsfähigkeit der Werkstoffe getroffen werden.

Durch den steigenden Wunsch der Menschheit nach Mobilität, kommt es nachweislich zu einer Verschmutzung der Umwelt durch die ausgestoßenen Treibhausgase. Leichtbau von Beförderungsmitteln zur Reduzierung des Ausstoßes von Schadstoffen ist ein Weg zur Verzögerung eines anthropogenen Klimawandels. In dieser Arbeit werden dazu eine technologische, sowie eine wirtschaftliche Bewertung von Prüfmethoden zur Ermittlung von Konstruktionswerten für thermoplastische Faserverbundwerkstoffe durchgeführt. Im Anschluss an die Auswahl der geeigneten Prüfungen werden diese an verschiedenen endlosfaserverstärkten Thermoplasten angewandt. Des Weiteren wurde ein Bauteil aus diesen Werkstoffen hergestellt und in einem dem Bauteil spezifischen Lastfall geprüft. Die Ergebnisse dieser Bauteil- und Halbzeugprüfungen werden verglichen und die Eignung der Halbzeugprüfung bewertet.