Bachelorarbeiten

Within the scope of this Bachelor thesis Fe-Ga layers were deposited by magnetron sputtering on MgO(100) substrate with different buffer layers. Fe-Ga exhibits a large magnetostriction. Therefore these thin layers are interesting for applications as microactuators and sensors in the future. The Fe100-xGax(x = 20, 25 at.% Ga) layers were sputtered with 70 W sputter power and pAr = 0,008 mbar at room temperature with thicknesses from 56 to 830 nm on Pt, Au, Cr and Cu buffers. The layers grow epitaxial with the A2 structure. In addition pyramidal artifacts are observed at the surface of all specimens. The dependence on the production parameters was analysed. It was shown that they are originated by {211}bcc twinning. XRD shows two different stressed epitaxial areas and sin measurements exhibit 1 GPa tensile stress in a layer on Pt and 0.8 GPa compressive stress on Au, while the twinned areas on Au have 0.5 GPa tensile stress. A model to the origin of the stresses was developed. Even though the magnetic properties of all layers are determined from their shape anisotropy, the portion of the twins changes effective anisotropy. The layers achieve in plane a saturation polarization JS = 1.6 T and a saturation field HS = 100 mT. JS and JR decrease with increasing Ga content and HC is rising.

Diese Arbeit befasst sich mit den Bedingungen für die Einarbeitung leitfähiger Füllstoffe in Thermoplaste. Es sollen dabei die Einflüsse auf die Leitfähigkeit herausgearbeitet werden und abschließend eine Empfehlung für Verarbeitungsparameter erfolgen. Hierfür wird zunächst die Extrusion der Fasern betrachtet. Als wesentliche Einflussfaktoren werden die Faserlänge, Faserkonzentration und die Extruderparameter wie Temperaturführung, Schneckengeometrie und Schneckendrehzahl analysiert. Um eine Aussage über deren Einfluss zu treffen, werden verschiedene Versuche am Extruder und anschließend eine Prüfung des erzeugten Strangs hinsichtlich der Leitfähigkeit durchgeführt. Im Anschluss an die Untersuchung des Strangs wird das Kunststoffgranulat hergestellt und ebenfalls auf Leitfähigkeit untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass aufgrund der mangelhaften Leitungsverbindung zwischen den Granulatkörnern kein Stromfluss stattfindet. Abschließend werden Probekörper aus dem Kunststoffgranulat gespritzt, die ebenfalls auf ihre Leitfähigkeit getestet werden. Hierfür werden wie bei der Messung des Strangs zwei Elektroden auf den Probekörper aufgebracht und wieder der elektrische Widerstand gemessen. Um die Analyse der Probekörper abzurunden werden verschiedene Untersuchungen am Probekörper durchgeführt. Mithilfe der Dichtemessung und der thermografischen Analyse und wird der Fasergehalt des Probekörpers ermittelt. Durch einen Zugversuch werden die mechanischen Kennwerte der Probekörper aufgenommen. Schließlich wird noch die Faserlänge und Faserorientierung im Probekörper untersucht. Abschließend kann man sagen, dass sowohl für die Einleitung des Stroms als auch für den Stromtransport durch das Material neben der Faserkonzentration die Faserorientierung den größten Einfluss hat. Für die Herstellung von Bauteilen aus leitfähigen Kunststoffen kann man deshalb Empfehlungen für die Werkzeugkonstruktion und die Verarbeitungsparameter geben.

Die Firma Benteler ist Zulieferer von Blechen für Kraftfahrzeuge. Im Bereich der Warmformung werden diese Bleche einer thermischen Behandlung unterzogen. Dabei werden die Bleche mittels Förderrollen durch Öfen geleitet. Zum Schutz vor Verzunderung (temporärer Korrosionsschutz) wird auf die Bleche ein Schicht aus AlSi10 aufgetragen. Während der nachfolgenden Förderung der Bleche durch die Öfen geht die Schutzschicht in den teigigen bzw. flüssigen Aggregatzustand über und benetzt die Förderrollen aus Mullit. Dabei dringt die Schmelze tief in das Material der Förderrollen ein und zerstört diese. Aufgabe dieser Arbeit ist es eine Verschleißschutzschicht gegen die aggressive Schmelze zu finden. Dabei soll zur Herstellung dieser Schicht das DC-Plasmaspritzen eingesetzt werden. Die Rollen selbst sind im eingebauten Zustand jeweils einzeln angetrieben und zwischen 2000 mm und 3000 mm lang. Im Ofen herrschen Temperaturen um die 1000 ˚C. Üblicherweise haben verschiedene Schutzschichten unterschiedliche Richtwerte für die Schichtdicke, hier wird der Wert 300 mym angenommen. Ziel ist es nun eine Schutzschicht zu finden, die auf die Förderrollen aufgebracht werden kann, gegen die Temperatur im Ofen beständig ist und vor allem gegen Penetration der Schmelze schützt. Dadurch soll erreicht werden, dass die Lebensdauer der Förderrollen erhöht wird. Weiterhin eine Senkung der Kosten und eine Humanisierung der Arbeit für die Mitarbeiter, die aufgrund der höheren Lebensdauer in größeren Intervallen die Förderrollen wechseln müssen. Als Ergebnis wird eine thermische Spritzschicht vorgeschlagen, die auf Vorgaben bzw. Richwerte des Unternehmens Benteler Automobiltechnik GmbH basiert.

Für eine Produktionsmaschine, welche eine Werkzeugbank aus kohlefaserverstärktem Kunststoff haben soll. In dieser Arbeit ist eine Krafteinleitungsmöglichkeit erarbeitet worden, welche die Verbindung zwischen den Verbundwerkstoff und einem Metall ermöglicht. Das Ziel hierbei ist, die Verbindungselemente theoretisch auszulegen und dann mittels Versuchen diese Werte zu überprüfen. In der Arbeit wurden dafür verschiedene Versuche für die Krafteinleitungen, Schrauben, Kleben, Inserts und die Synthese aus Schrauben und Kleben, durchgeführt. Diese Verbindungsarten wurden anhand einer Bewertung als beste Methode für die Verbindung ausgewählt. Diese Versuche dienen in der Arbeit auch dazu, dass damit die jeweiligen Sicherheitsfaktoren für die Verbindungselemente erarbeitet werden. Am Ende der Arbeit wurde die Schraubverbindung als geeignete Verbindung ausgewählt, da sie die besten Eigenschaften für dieses Problem aufweist.

Kunststoffe sind ein unverzichtbarer Bestandteil des heutigen Lebens. In jedem industriellen und privaten Bereich sind sie vertreten. In der Lebensmittelindustrie werden bevorzugt Kunststoffe als Verpackungen eingesetzt. Mehr und mehr Getränke werden ausschließlich in Kunststoffflaschen abgefüllt. Erfrischungsgetränke enthalten oftmals Kohlensäure und entwickeln dadurch einen flascheninternen Überdruck. Diesem muss die Polyethylenterephthalat-Flasche standhalten. Um die Belastungsgrenzen zu bestimmen, werden sie in verschiedensten Prüfständen bis zum Versagen getestet. Das Ziel der Arbeit ist es, einen bestehenden Berstdruckprüfstand, der einem Standard-Industrie-modell überlegen ist, weiter zu optimieren. Dafür wurde ein Konzept ausgearbeitet und umgesetzt. Der Inhalt war es, das vorhandene System von direkter Luftdruckbelastung auf indirekte Druckbeaufschlagung mit Wasser umzustellen. Dafür wurde ein Vordruckbehälter ausgelegt und installiert. Dieser ist mit Wasser gefüllt und Luft kann mit einem Kompressor eingepumpt werden. Somit wird der Druck von der Luft auf das Wasser übertragen und die Flasche wird mit dem fast inkompressiblen Medium geprüft. Damit werden die negativen Eigenschaften einer schlagartigen Luftentspannung eliminiert. Das bisherige Rohrleitungssystem wurde gewechselt, da es stark korrodiert war. Alle Teile, die mit Wasser in Berührung kommen, wurden durch Edelstahl ersetzt. Um das Konzept umzusetzen, wurden mehrere Ventile und andere Funktionsteile umpositioniert oder ausgetauscht. Enthalten sind unter anderem die Planung der benötigten Teile und Werkzeuge, sowie deren Einbau. Dem neuen Aufbau folgte eine Steuerungsanpassung. Einen Großteil dieser Arbeit nimmt der Informatikbereich ein. Ein passender Funktionsablauf wurde erarbeitet. Dieser wurde einprogrammiert. Die zu bearbeitenden Programmteile sind ausführlich beschrieben und nachvollziehbar dargelegt. Das Programm ist fehlerfrei funktionstüchtig. Eine Versuchsplanung und -durchführung ist enthalten. Die Kalibrierungswerte wurden ermittelt und dem Programm hinzugefügt.