Bachelorarbeiten

Im Fahrzeug- und im Flugzeugbau werden immer häufiger Faserverbunde eingesetzt. Der Einsatz von Faserverbundtechnologien hat viele Vorteile für die Industrie. Die Bauteile sind leicht und mechanisch belastbar. Aus diesen Gründen werden alle Faserverbundverarbeitungstechnologien verbessert, optimiert und zur Großserienproduktion vorbereitet. Es werden neue Produktionsmethoden entwickelt. In dieser Arbeit wird die Leistungsfähigkeit der wichtigsten Fertigungstechnologien für duroplastische Verbunde (Niederdruck- RTM- Verfahren, Vakuum Assisted RTM- Verfahren, Hochdruck RTM- Verfahren, RIM/ PUR- Verfahren, Vakuuminfusion) und für thermoplastische endlosfaserverstärkte Verbunde (Verarbeitung von Organoblechen) untersucht und bewertet. Auf Basis des heutigen Standes der Technik werden passende Bewertungskriterien formuliert, eine entsprechende Bewertungsmethodik ausgewählt und weiterentwickelt. Mit Hilfe der Bewertung werden Aussagen getroffen, welche Technologien zur Großserienproduktion von Bauteilen, am besten geeignet sind. Nach der Wahl eines geeigneten Bewertungsprinzips wird versucht eine vergleichende Bewertung der Technologien auf Basis von konkreten, für jede Technologie typischen Bauteilen, durchzuführen. Danach werden eine mehrwertige Bewertung der Technologien, sowie eine Bewertung auf Basis qualitativer und quantitativer Bewertungskriterien durchgeführt. Am Ende der Bewertungsphase wird eine Schwachstellenanalyse durchgeführt, mit deren Hilfe die Schwachstellen der Technologien definiert werden. Es wird eine Untersuchung aktueller Forschungsansätze durchgeführt, um an erster Stelle zu bestimmen, wieweit die Schwachstellen der untersuchten Faserverbundverarbeitungstechnologien behandelt werden und welche Grenzen, Entwicklungsrichtungen und Entwicklungspotenziale die Technologien haben. In dieser Arbeit wird eine theoretische Prozessuntersuchung durchgeführt, um eine umfangreiche Informationsbasis zu beschaffen. Als Ergebnis der Arbeit wird eine Bewertungsmethodik entwickelt, mit deren Hilfe, Aussagen über die Leistungsfähigkeit der verglichenen Technologien und deren Entwicklungsrichtungen getroffen werden können. Es werden Aussagen getroffen, welche Technologien die leistungsfähigsten sind und zur Großserienproduktion in der Industrie geeignet sind und es werden die Entwicklungsrichtungen der Technologien definiert.

Die Augerelektronenspektroskopie ist eine hochempfindliche und zerstörungsfreie Methode zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung eines Stoffes. Durch die Detektion und Auswertung der ausgesendeten Elektronen können nur oberflächennahe Schichten untersucht werden, welche zuvor von Verunreinigungen befreit sein müssen. Anhand der elementspezifischen kinetischen Energien können die jeweiligen Augerpeaks identifiziert und eine Quantifizierung durchgeführt werden. Diese Arbeit untersucht neben Titannitride hauptsächlich das Materialsystem der Gruppe III-Nitride. Für die Quantifizierung der TiN-Proben wurde ein linearer Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Augerpeaks und der Konzentrationen angenommen. Für die Materialsysteme der Gruppe III-Nitride erfolgte die Quantifizierung durch die Methode der Elementempfindlichkeitsfaktoren mit der Erweiterung der Matrixkorrektur. Die gewählte Quantifizierungsmethode für das Titannitrid war eine einfache und intuitive Methode, da der von Stickstoff und Titan überlagerte Mischpeak ins Verhältnis zu einem reinen Titanpeak gesetzt wurde. Anhand zweier Standardproben konnten die vorhandenen Proben unbekannter Zusammensetzung auf diese Weise quantifiziert werden. Der Ablauf der Untersuchungen der Gruppe III-Nitride fand in folgenden Schritten statt: Für die Quantifizierung der Gruppe III-Nitride wurden zunächst die Messbedingungen festgelegt. Neben den Primärelektronenenergien von 10 keV und 20 keV wurden die konstanten Verzögerungsverhältnisse von 2 und 8 gewählt. Mit diesen Messbedingungen erfolgte danach die Bestimmung der Elementempfindlichkeitsfaktoren durch Messungen an den binären Gruppe III-Nitrid-Verbindungen. Nach den Messungen der Augerpeakflächen der drei ternären Gruppe III-Nitrid-Materialsysteme und der Anwendung der Matrixkorrektur konnten die Oberflächenkonzentrationen berechnet werden. Diese Ergebnisse wurden durch nichtlineare Kurven angenähert und die Anpassungsparameter bestimmt. Anhand der gemessenen Augerpeakflächen und der daraus berechneten Oberflächenkonzentration konnte so die unbekannte Konzentration im Inneren der Probe berechnet werden.

The demand and requirements for maintenance-free spherical plain bearings in todays machines are increasingly rising. The operational safety has to be ensured under the aspect of increasing requirements in terms of bearing strength or service life. For maintenance-free spherical plain bearings in high-performance variant, a sliding layer is used, which is applied by a special process to the outer ring. Its adhesive bonding must be ensured over the entire service life. This sliding layer is designed of a textile fabric that is embedded in a thermoset resin system. The adhesive bonding of the so-called prepreg to the outer ring is a critical property which is currently ensured by applying cost-intensive production processes. - Therefore, in this study the factors that guarantee a sufficient adhesion of the prepreg to the metallic substrate are examined and evaluated. The factors include on the one hand the properties of the substrate and on the other hand alternative resin systems and modifications of textile fabric liner. Especially the properties of the metallic surface have to be considered, since the adhesion of the fabric is mainly depending on the quality of manufactured substrate surface topography and the previous cleaning process. Furthermore, findings of this research are used for the verification of quality standards and to ensure adherence. Consequently possibilities to simplify the complex manufacturing process can be emerged. - To quantify the adhesion based on a DIN standard, the adhesive bonding is subjected to peeling and the required peeling force measured. In previous theses a conceptual model and a measuring system were developed. The determined results for various prepregs and different surface textures will be compared based on required peel force and the fracture pattern. - After evaluating the adhesive bonding between prepreg and substrate, the relevant parameters for the individual variants are identified. Based on these findings, an adaptation of todays standard process can be made and recommendations are derived for the bonding process.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema der Beeinflussung von paramagnetischen Ionen in wässrigen Lösungen durch magnetische Feldgradientenkräfte und ist Teil des Projektes "Manipulation von Ionenverteilungen in Glasschmelzen mittels magnetischer Feldgradientenkräfte". Dieses Themengebiet besitzt großes Potential für die Werkstofftechnik; so könnten mithilfe der magnetischen Feldgradientenkraft berührungslos Eigenschaften von Gläsern, wie z.B. Brechungsindex, Farbe, usw. während des Schmelzprozesses gezielt verändert werden. Dazu sollen zunächst sogenannte "kalte" Experimente mit Modellfluiden durchgeführt werden, mit denen das Verhalten von Glasschmelzen nachgebildet werden soll. Für die Versuche der vorliegenden Arbeit wurden aufgrund ihrer relativ hohen magnetischen Suszeptibiliät Lösungen mit Eisenionen gewählt, die einem inhomogenen Magnetfeld mit einer Flussdichte von B = 50mT ausgesetzt wurden. Hierfür wurde eine Positioniervorrichtung für die Glasmesszelle entworfen und praktisch umgesetzt. Dabei wurde die Wirkung der Feldgradientenkraft auf die Eisenionen in Abhängigkeit von Konzentration der Ausgangslösung, Verweildauer der Lösung im Magnetfeld und Art des Lösungsmittels beobachtet. Die Eisenionenverteilung in der Lösung wurde mittels UV-VIS Photometrie quantitativ bestimmt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen einer theoretischen Betrachtung bewertet.

In den letzten Jahrzehnten hat die Nutzung drahtloser Kommunikationstechniken rapide zugenommen. Auch in der Industrie und Medizin werden die hochfrequenten elektromagnetischen Felder zunehmend angewandt. Ob diese negative Auswirkungen auf biologische Organismen haben, wird in dieser Arbeit erörtert. Dazu werden aufbauend auf technischen, biologischen, gesetzlichen und wissenschaftlichen Grundlagen aktuelle Studien und veröffentlichte Fachartikel mit Beschränkung auf die nichtthermischen Effekte im Mikrowellenbereich (300 MHz bis 300 GHz) und unter Beachtung der verwendeten Untersuchungsmethoden bis zum Jahr 2000 zurück analysiert und anhand von Bewertungskriterien hinsichtlich der Risiken für Mensch und Umwelt beurteilt. Insbesondere die Wirkung der Mobilfunknutzung auf das Krebsrisiko, das Nervensystem und die Fertilität findet dabei Beachtung. Aus der Klassifizierung der Literaturergebnisse in bewiesene, wahrscheinliche, mögliche, unwahrscheinliche und nicht bewertbare Effekte ergibt sich ein mögliches erhöhtes Risiko für Hirn- und Speicheldrüsentumore bei langzeitigem bzw. intensivem ipsilateralem Mobiltelefongebrauch. Weiterhin sind aufgrund gefundener Effekte auf die Spermienbeweglichkeit Auswirkungen auf die Fertilität denkbar. Zudem wurde mehrfach ein möglicher Hörverlust hoher Frequenzen nach langzeitiger Handynutzung aufgezeigt. Methodische Mängel und fehlende Wirkmechanismen verhindern allerdings eine kausale Interpretation. Die Risiken für Mensch und Umwelt sind angesichts der bisherigen wissenschaftlichen Erkenntnisse als gering einzuschätzen, weshalb eine Herabsetzung der Grenzwerte nicht nötig ist. Die Entwicklung von Absorbermaterialen zur Reduktion der Strahlenexposition könnte in Zukunft aber unumgänglich werden.