Erforschung von dreidimensional strukturierten Torsionsfedern für die Anwendung in Mikrospiegeln. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer neuartigen 3D-Aufhängung für Mikrospiegel. Zu diesem Zweck wurden Mikrospiegelsysteme mit unterschiedlichen Aufhängungen designt und mit Hilfe der analytischen und numerischen Methoden untersucht. Die analytische Modellbildung ist im Rahmen der Technischen Mechanik das Standardverfahren, um den Widerstand von Strukturen gegenüber äußeren Belastungen zu ermitteln. Die Simulation wiederum erlaubt es, komplexere Geometrien und Belastungszustände hierbei zu berücksichtigen. Durch die Kombination beider Ansätze kann die Simulation anhand aus der Analytik bekannter Lastfälle überprüft und qualiziert werden. Die somit überprüfte Simulation erlaubt es, konkrete Parameterkombinationen zu bewerten und Empfehlungen für das Neudesign einer Aufhängung abzuleiten. Weiterhin wurden unterschiedliche Ätzprozesse für das Strukturieren des Substrats hinsichtlich der darauf erzeugbaren AlN (Aluminiumnitrid)-Schichtqualität verglichen. Unter anderem wird dabei ein tiefer RIE (Reaktivionenätzen) Ätzprozess für Silizium mit Kühlung (cryoRIE) vorgestellt, der zu einem bemerkenswerten rautenförmigen Querschnitt führt.
Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Homogenität. - 72 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Bei der Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen mit Extrudern ist die Schmelzehomogenität entscheidend für die Qualität der Extrudate. Sie ist abhängig von Materialdaten, Schneckengeometrie und Betriebsparametern. Auch der Energieverbrauch spielt eine immer größer werdende Rolle. Viel Energie geht durch uneffektive Antriebe oder schlechte Temperatureinstellungen am Extruder verloren. Ziel dieser Arbeit ist die Ermittlung eines Zusammenhangs zwischen Schmelzehomogenität und Energieverbrauch im Extrusionsprozess für Einschneckenextruder auf der Basis von Experimenten. Zur Beschreibung der Homogenität wurde die Mischgüte nach [PoK86] verwendet. Die zur Berechnung der Mischgüte notwendigen Werte wurden über eine Grauwertanalyse mittels eines Histogramms ermittelt. Dabei wurden während der Versuche vier lilafarbenen Masterbatchkörner in die Einfüllöffnung des Extruders gegeben und die eingefärbten Stränge abgeschnitten. Mit Hilfe eines Mikrotomschnittgerätes wurden aus den eingefärbten Strängen Dünnschnitte an verschiedenen Betriebspunkten entnommen und über ein Mikroskop und eine Kamera auf einem Computer dargestellt. Für die Grauwertanalyse wurden die Mikroskopbilder mit der Software Corel Photo-Paint X6 bearbeitet. Aus dem daraus entstandenen Histogramm konnten alle relevanten Werte für die Mischgüte, wie Standardabweichung, Mittelwert und Bandbreite, entnommen werden. Für die Versuche wurden die Schneckengeometrie, die Schneckenumfangsgeschwindigkeit, das Material und das Teperaturprofil in unterschiedlichen Stufen variiert. Die Ergebnisse der Versuche stellten keinen Zusammenhang zwischen Energieverbrauch und Schmelzehomogenität fest. Den größten Einfluss auf die Schmelzehomogenität hatte die Schneckengeometrie, wobei die Verwendung von Zahnscheibenmischteil und Wendelnutenscherteil sich vorteilhaft auswirkte. Die Schneckengeometrie hatte keinen Einfluss auf den Energieverbrauch, der abhängig von der Schneckenumfangsgeschwindigkeit und dem verwendeten Material ist. Mit zunehmender Schneckenumfangsgeschwindigkeit sank der spezifische Energieverbrauch. Die Verarbeitung von PE-LLD benötigte mehr Energie als die Verarbeitung von PE-LD. Eine gute Mischgüte bei möglichst geringem Energieverbrauch erzielte die Verarbeitung von PE-LD auf einer Dreizonenschnecke mit Mischteil bei einer Schneckenumfangsgeschwindigkeit von 0,22 m/s bis 0,38 m/s.
Elektrochemische Kupferabscheidung mit Phosphonaten als Komplexbildner. - 108 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Für die Galvanotechnik besteht infolge der immer strengeren Sicherheitsrichtlinien und Umweltauflagen ein größeres Interesse daran, die giftigen cyandischen Kupferbäder durch umweltfreundliche Elektrolyte auszutauschen. Die vorliegende Arbeit greift diese Thematik auf und beschäftigt sich mit dem elektrochemischen Abscheidungsmechanismus von Kupfer aus alkalisch cyanidfreien Elektrolyten mit komplexbildenden Phosphonaten. Hierzu werden die verschiedensten Untersuchungsprozesse, die potentiometrischen Titration, die Zyklovoltammetrie und die Chronoamperometrie, näher erläutert. Die potentiometrische Titration liefert beispielsweise eine ausgezeichnete Möglichkeit, um auf die Stabilität und somit auf unterschiedlichste Kennzeichen der Phosphonaten zu schließen. Des Weiteren ist eine Beurteilung der Schichtqualität und der Schichtdicke der abgeschiedenen Kupferschichten mit Hilfe von Hull-Zellen- und Röntgenfluoreszenzmessungen möglich. Ebenfalls werden Quarzmikrowaagen-Messungen durchgführt, um die molaren Äquivalentmasse des Kupfers nach der elektrochemischen Abscheidung zu bestimmen. Dadurch ist ein Rückschluss möglich, ob es bei elektrochemischen Abscheidung zur Bildung von einwertigen Kuper als Zwischenprodukt kommt oder nicht.
Optimierung der Bauteilentwicklung durch den Einsatz von Spritzgusssimulation im frühen Produktentstehungsprozess. - 77 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Simulation des Spritzgussprozesses von Kunststoffbauteilen. Es wurde untersucht, welche Aussagekraft Spritzgusssimulationen im frühen Produktentstehungsprozess für ein Ingenieurbüro haben. Anlass für die Untersuchung ist es, den Kunststoffbauteilen schon während der Konstruktion einen höheren Reifegrad zu verleihen. Somit sollen die Korrekturschleifen im Fertigungsprozess gering gehalten werden. Untersucht wurden drei unterschiedliche Bauteile mit verschiedener Komplexität. Diese wurden mit vereinfachten Eingangsparametern simuliert. Diese Vereinfachungen beinhalten zum Beispiel das Weglassen der Temperierung, eine Vereinfachung der Angusssystems, sowie eine Parametervariierung. Alle auf diesem Wege eigens erstellten Simulationen wurden jeweils mit der Ausgangssimulation validiert. Die Ausgangssimulation ist die, nach der das jeweilige Bauteil anschließend gefertigt wurde. Das Ergebnis dieser Validierung ist, dass im frühen Produktentstehungsprozess die vorliegenden Daten noch zu gering sind, um aussagekräftige Ergebnisse für die eigene Konstruktion zu erhalten. Darüber hinaus sind aufgrund der differenten Ergebnisse in der Parametervariation keine Stellglieder zu definieren, die die eigenen Simulationen zielgerichtet an die Vorgaben heranführt. Meiner Ansicht nach, ist unter den gegebenen Umständen ein zielführender Einsatz von Spritzgusssimulation nicht möglich. Um Simulationssoftware sinnvoll einsetzen zu können, muss schon früher im Entwicklungsprozess ein engerer Kontakt zwischen Konstruktion und Fertigung bestehen.
Analyse eines 6-Gang-Stufenautomatgetriebes. - 114 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Beurteilung eines 6-Gang-Stufenautomatgetriebes hinsichtlich Gesamtkonzept und Baugruppen. Neben der Literatur-und Patentrecherche sollen die Baugruppen bezüglich Konstruktion, Werkstoff etc. untersucht werden und Lebensdauerberechnungen druchgeführt werden. Zusätzlich wird mit einem 8-Gang-Stufenautomat verglichen.
Optimierung eines Messverfahrens zur Charakterisierung keramischer Extrusionsmassen. - 50 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Vorstellung von zwei Messverfahren, mit denen man Parameter bestimmen kann, die für die Fließeigenschaften einer keramischen Extrusionsmasse stehen. Dazu werden die theoretischen Grundlagen erklärt und mit Beispielen untersetzt.
Entwicklung einer Fasertransport und Dosiervorrichtung für die Faserzuführeinrichtung eines Doppelschneckenextruders. - 75 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Kunststoffe nehmen in der heutigen Zeit einen großen Teil des alltäglichen Lebens ein. In jedem Bereich sind Kunststoffe vertreten, sei es in der Industrie oder im privaten Bereich. Für die Automobilindustrie werden bevorzugt Kunststoffbauteile verwendet, an die hohe Anforderungen bezüglich Festigkeit und Steifigkeit gestellt werden. Um solche Bauteile herzustellen, ist es notwendig den Kunststoff zu verstärken. Die Herstellung von faserverstärktem Kunststoff erfolgt üblicherweise in einem Extruder. Ziel bei der Einarbeitung ist es, die Fasern in dem Kunststoff homogen zu verteilen, um ein optimales Stoffgemisch herzustellen. Das Ziel der Arbeit war es, eine Fasertransport und Dosiervorrichtung zu entwickeln, die einen gleichmäßigen Faserstrom in einen Extruder sicherstellt. Für die Umsetzung wurde ein geeignetes Konzept ausgearbeitet und konstruktiv umgesetzt. Des Weiteren bestand eine Aufgabe der Arbeit darin, bereits bestehende Lösungen zu recherchieren und die dabei auftretenden Probleme zu beschreiben. Bei der Recherche wurde deutlich, dass bisherige Lösungsansätze mangelhaft umgesetzt wurden. Die Fasern werden entweder als Garne oder als kurze Schnittfasern in den Extruder eingebracht. Während Garne durch Öffnungen in den dafür vorgesehenen Zylinderelementen direkt in die Schnecken des Extruders eingeführt werden können, erfolgt die Zuführung kurzer Fasern mit Hilfe von Fördereinrichtungen oder Stopfwerken. Damit die kurzen Fasern mit hoher Förderkonstanz in den Extruder gebracht werden können, müssen diese rieselfähig sein. Häufig liegen jedoch schlecht rieselfähige Fasern mit sehr niedrigem Schüttgewicht als Ausgangsfasern vor, die bereits in der Dosiervorrichtung oder danach im Stopfwerk am Extruder zur Brückenbildung neigen und mit dem technisch verfügbaren Equipment nicht in der erforderlichen Menge und Konstanz in den Extruder gebracht werden können. Es wurde ein Konzept entwickelt, dass die bestehenden Probleme minimiert und einen gleichmäßigen Faserstrom mit einer ausreichenden Konstanz in den Extruder sicher stellt. Der Transport der Fasern erfolgt über einen Luftstrom, wodurch sie vereinzelt werden. Das entwickelte Gerät trennt die Fasern und die Luft voneinander und bringt die Fasern unter Zwang über eine dichtkämmende Doppelschnecke in den Extruder ein. Die Dosiervorrichtung wurde konstruktiv und baulich umgesetzt. Für die Konstruktion wurde ein Model mit allen für den Bau notwendigen Einzelteilzeichnungen angefertigt. Mit dem Gerät wurden Versuche durchgeführt und protokolliert. Die dabei erzielten Durchsätze sind industrieller Standard. Da diese Umsetzung der Fasereinbringung bisher noch nicht existiert und die gewünschten Ergebnisse brachte, wurde ein Patent eingereicht.
Oberflächenbehandlung von Glaspresslingen und Cu-/Al-Bauteilen zur Haftungsoptimierung in Glas-Metall-Durchführungen für Li-Ionen Akkumulatoren. - 132 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Aufgrund der Bestrebung von Gewichtsreduktionen und des guten, natürlichen Korrosionsschutzes, wird vorwiegend das Leichtmetall Aluminium zur Fertigung von Li- Ionen-Akkumulatorgehäusen verwendet. Dies hat zur Folge, dass an das Gehäuse anzubringende Komponenten aus demselben Material gefertigt sein müssen, um eine Verbindung mittels Verschweißen herstellen zu können. Deshalb befasst sich die vorliegende Bachelorarbeit mit der Oberflächenbehandlung von Einzelkomponenten einer neuen Art von Glas-Metall-Durchführung, die als GTAS® bzw. Glass-To-Aluminium- Seal bezeichnet wird. Hierbei handelt es sich um eine hermetisch dichte Einglasung aus Kupfer- und Aluminiumwerkstoffen, welche dazu dient, einen spannungsführenden Leiter von seiner Umgebung zu isolieren. Im Akkumulator besitzt sie die Funktion, den Elektrolyt abzuschirmen und gleichzeitig die Elektroden mit der Elektrik und Elektronik zu verbinden. Durch eine effektive und aufeinander abgestimmte Anpassung der Bauteiloberflächen soll eine Haftungsoptimierung erzielt werden, wodurch die hermetische Dichtheit der Durchführung garantiert und die mechanische Belastungsgrenze erhöht wird. Hierzu werden chemische, physikalische und thermische Behandlungsmethoden an der Materialoberflächen getestet und ausgewertet.
Energieverbrauch von Peripheriegeräten an Spritzgießsystemen. - 85 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit dem Energieverbrauch von Peripheriegeräten an Spritzgießmaschinen und gibt einen Einblick in die Funktionsweise, die theoretische Berechnung und die praktische Messung des Energieverbrauchs ausgewählter Peripheriegeräte. Zuerst werden Nennleistungen und Durchsatzwerte der jeweiligen Gerätehersteller herangezogen, um mit deren Hilfe den Energieverbrauch pro Durchsatz ermitteln zu können. Die größten Energieverbraucher sowie nicht repräsentative Ergebnisse werden anschließend in der Arbeit nach dem oben genannten Aufbauschema untersucht. Diese Auswahl beinhaltet drei Trocknertypen, zwei Fördergerättypen, Heißkanäle, Temperiergeräte und Entnahmegeräte.
Mechanische und optische Analyse von Thermoplast-Schaumspritzgießteilen für den innovativen Leichtbau in Motorgeräten zur Forst- und Landschaftspflege. - 56 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2013
Das Thermoplast-Schaumspritzgießen stellt eine Möglichkeit dar, das Gewicht von Spritzgußteilen durch das gezielte Einbringen von Gas im Bauteilkern zu verringern. Die Anwendung dieses Verfahrens ist neu für Geräte im Bereich der Forst- und Landschaftspflege. Ziel dieser Arbeit ist es die Eignung dieses Verfahrens in der Firma STIHL zu überprüfen. Dazu wurden anhand von geschäumten Kettenraddeckeln mechanische Untersuchungen wie Biege- und Zugversuch durchgeführt. Weiterhin wurde nach Verfahren gesucht, welche eine Prüfung der Oberflächenqualität mit den zur Verfügung stehenden Messgeräten zulassen. Es sollte das Zusammenwirken von Werkstoff, Prozessführung und resultierenden Bauteileigenschaften erfasst werden. Als geeignete Verfahren zur serienbegleitenden Prüfung der Oberflächenbeschaffenheit kommen das Tastschnittverfahren sowie die Auswertung des Grauanteils bei schwarzen Bauteilen unter dem Lichtmikroskop in Frage. Für die optische Auswertung grauer Bauteile wird die Verwendung eines Kontrastmittels empfohlen. Die erzielten Gewichtsreduktionen sind mit maximal 10 % vergleichsweise gering, was dazu führt, dass die Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften ebenfalls gering sind. Es konnten durch die Variation einiger Prozessparameter sowohl fein- als auch grobporige Schaumkerne hergestellt werden. Als Ansatzpunkt für weitere Analysen kann die Untersuchung von Thermoplast-Schaumspritzgussteilen unter Verwendung variothermer Werkzeugtemperierung gesehen werden.