Materialvoruntersuchungen für die großtechnische Verarbeitung thermoplastischer Biokunststoffe. - 106 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Die sogenannte dritte Generation von Biokunststoffen hat einen Entwicklungsstand erreicht, der es aufgrund verbesserter mechanischer Eigenschaften und eines niedrigeren Preisniveaus erlaubt, die als umweltfreundlich geltenden Materialien für technische Anwendungen zu nutzen. Mit Beschränkung auf Polylactide (PLA), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polyhydroxybutyrate (PHB) und Celluloseacetate (CA) sind in dieser Arbeit Hersteller mit einer Jahreskapazität von über 3000 Tonnen zuzüglich deren Produkte aufgeführt, die sich zur Spritzgussverarbeitung eignen. Durch eine Produktauswahl, die nach Anforderungen der Automobilindustrie und der Spritzgussverarbeitung getroffen wurde, stellte sich heraus, dass die Polylactide die beste Bewertung erzielten und dadurch das größte Potential für technische Anwendungen besitzen. Von diesem Kunststofftyp wurden das Ingeo 3251D, 3051D und 3001D der Firma Nature Works anhand der Dynamischen Differenzkalorimetrie (DSC) und der Thermogravimetrischen Analyse (TGA) untersucht, um zur Optimierung der Verarbeitung Werte unter einheitlichen Prüfbedingungen zu erhalten. Des Weiteren standen der PLA-ABS-Blend V751-X53 von Toray Industries und das PHB P226 von Biomer für Versuche zur Verfügung. Insgesamt wurde Neben der Glasübergangs-, der Schmelz, und Zersetzungstemperatur die Wärmekapazität, die Dichte, sowie das Kristallisationsverhalten ermittelt und mit den Werten der Datenblätter verglichen, wobei die Werte größtenteils bestätigt werden konnten.
Entwicklung von Prüfvorrichtungen und -abläufen für Latentwärmespeichermaterialien in automobilen Anwendungsbereichen. - 43 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Jedes KFZ enthält Baugruppen, die Wärme ungenutzt an die Umgebung abgeben. Dieser Umstand mindert den Gesamtwirkungsgrad und erhöht den Energiebedarf von Motorrad, PKW, LKW und Bus. Hochgerechnet auf weltweit über 1.000.000.000 Fahrzeuge, bietet sich eine enorme Energieeinsparmöglichkeit. Mit einem im Fahrzeug integrierten Wärmespeichersystem kann dieser unnötigen Ressourcenverschwendung entgegengewirkt werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Probelauf und der Weiterentwicklung eines KFZ-Latentwärmespeicher-Prüfstands. Mit Hilfe der Vorgaben des Neuen Europäischen Fahrzyklus werden Prüfzyklen entwickelt, die eine Autofahrt mit für Europa durchschnittlichen Werten der Fahrdauer und -dynamik nachbilden können. Aus diesen Prüfzyklen wird abgeschätzt, welche maximale Gesamtwärme und welcher maximale Gesamtwärmestrom der verschiedenen Baugruppen zur Wärmespeicherung genutzt werden könnten. Am LWS-Prüfstand soll das Aufladen des Wärmespeichers mit dem ermittelten Gesamtwärmestrom durchgeführt werden. Dies kann nicht realisiert werden, da sich die Wärmebehälterkonstruktion als ungeeignet heraus stellt. Zur Entladung des Speichers werden verschiedene Szenarien, wie die Klimatisierung von Fahrerkabine oder der Akkumulatoren im E-KFZ erläutert und die dafür notwendigen Wärmeströme berechnet. Als LWS-Materialien finden die Salzhydrate Magnesiumnitrat-Hexahydrat Mg(NO3)2 &hahog; 6H2O und Natriumacetat-Trihydrat C2H3NaO2 &hahog; 3H2O Verwendung. Ihre Schmelztemperatur liegt im Bereich der Arbeitstemperatur des Umlaufmediums im KFZ-Kühlkreislauf. Sie entsprechen zum anderen den ermittelten Anforderungen an LWS-Materialien im KFZ. Die Stabilität der beiden Salzhydrate beim zyklischen Erwärmen und Abkühlen wird mit Hilfe eines Laborofens untersucht und ausgewertet. Im Laufe der Arbeit zeigt sich, dass der Prüfstand mit seinem momentanen Aufbau, nicht die gewünschten Versuchsergebnisse liefern kann. Änderungen der Wärmebehälterkonstruktion und der Einbringung der LWS-Materialien sind unumgänglich. Abschließend werden Maßnahmen zur Verbesserung des Prüfstands formuliert und die verschiedenen Varianten bewertet.
Fertigstellung, Inbetriebnahme und Kalibrierung eines Hochdruckkapillarheometers. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Mit einem Hochdruckkapillarrheometer lässt sich die Viskositätskurve einer Polymerschmelze ermitteln. Hierbei wird eine Polymerschmelze durch eine Kapillare gepresst und dabei der Druckgradient gemessen. Diese Viskositätskurve wird unter Anderem für die rheologische Auslegung eines Spritzgießprozesses benötigt. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Inbetriebnahme und Erweiterung eines Hochdruckkapillarrheometers, welches an der TU Ilmenau vorhanden ist. Einen wesentlichen Anteil bei der Inbetriebnahme stellten die Arbeiten im Programmpaket LabVIEW dar. Verschiedene Sensoren, die für die Messwertaufnahme benötigt werden, mussten programmtechnisch integriert und angesteuert werden. Bei den ersten Probemessungen stellten sich konstruktionsbedingte Undichtheiten an einer Übergangsstelle heraus. Dieses Problem konnte mithilfe einer Kupferscheibe, die an dieser Stelle integriert wurde, behoben werden. Um den systematischen Fehler des Messgeräts zu eliminieren, wurde ein Konzept erstellt, wobei ein weiteres Rheometer für Referenzmessungen hinzugezogen werden soll. Die ermittelte Übertragungsfunktion wird zur Kalibrierung in die Auswertesoftware integriert. Durch konstruktive und softwaretechnische Anpassungen sind mit einem HDKR weitere Messverfahren möglich, wie die Messung der Strangaufweitung oder eines pvT-Diagramms.
Analyse der Relaxationseffekte bei Kunststoff-Direktverschraubungen. - 70 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
In the automobile industry, the use of fixations where screws are directly screwed into plastic components has increased. This is mainly due to the cost savings which can be achieved. The screws used for these fixations have a special thread geometry, which causes the plastic material to take on the form of the thread, thus eliminating the need for a separate part. For metric bolts screwed into a metric threaded nut, the applied torque is directly related to the preloading force. Thus, a preloaded force can be accurately set, relative to the moment. However, for plastic fittings this relationship doesnt exist. Due to their visco-elastic properties of plastics, a stress induced relaxation in the fastened components occurs. Relaxation describes the decrease in the preloaded force over a certain period after mounting the screw. This effect depends on different parameters which may extend the relaxation process over a long period. In this document, the preloading force for plastic fastenings has been investigated. Factors such as tightening torque, screw thread geometry and temperature have been analysed. Furthermore the influence of these factors on the stress relaxation behaviour for plastic fastenings has been studied.
Einfluß von IR/ VIS-Bestrahlung auf die Zählratenstabilität von CdTe/CZT-Detektoren unter intensiver Röntgenbestrahlung. - 58 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
In Computertomographen (CT) der nächsten Generation sollen CdTe/ CZT-Detektoren als direktwandelnde Halbleiterdetektoren eingesetzt werden, da hierdurch eine signifikante Dosisreduktion erreicht werden kann. Aufgrund von Kristalldefekten ist unter intensiver Röntgenbestrahlung jedoch eine Veränderung der Detektorantwort zu beobachten: Die röntgengenerierten Ladungsträger besetzen die Störstellen des Kristalls und erzeugen so eine Raumladung. Dies macht den Einsatz dieser innovativen Materialien in Computertomographen im Moment unmöglich, da eine veränderte Detektorantwort zu inakzeptablen Artefakten in der Bildgebung führt. Durch eine Vorbestrahlung mit infrarotem (IR) beziehungsweise sichtbarem (VIS) Licht kann möglicherweise eine Besetzung dieser Störstellen bereits vor Einschalten der Röntgenstrahlung erreicht werden. Dadurch wäre die Detektorantwort unter Röntgenbestrahlung zeitlich konstant und der Halbleiter somit für die Bildgebung einsetzbar. Im Rahmen dieser Arbeit werden CdTe/ CZT-Materialproben unter hohem Röntgenfluss charakterisiert. Vorher bzw. gleichzeitig erfolgt eine Beleuchtung mit IR/ VIS. Es wird dabei die Abhängigkeit der Detektorantwort von der Art der Beleuchtung untersucht. Des Weiteren sollen die Wellenlänge und die Intensität optimiert und eine ideale zeitliche Steuerung der Beleuchtung erreicht werden.
Aktorkonzepte für ein großflächiges, aktives Polierwerkzeug. - 36 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit möglichen Aktorkonzepten für ein großflächiges, aktives Glättwerkzeug für optische Freiformen. In der Optik gewinnen Freiformen zunehmend an Bedeutung. Dabei handelt es sich um optische Bauelemente, die nicht rotationssymmetrisch sind. Diese können nicht mit gewöhnlichen Methoden bearbeitet werden, da diese mit Werkzeugen fester Form arbeiten. Für Freiformen muss sich das Werkzeug der Werkstückoberfläche anpassen können.
Schmelzen von Silizium mit dem thermischen IC-Plasma. - 73 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Diese Bachelorarbeit, im Auftrag der Firma Schmid Silicon Technology, untersucht die Möglichkeit des Aufschmelzens von Silizium mit dem ICP. Des Weiteren wird ein Optimierungsprozess der vorhandenen Parameter durchgeführt. Das Ziel ist es Siliziumpulver mit Hilfe des ICP aufzuschmelzen und in der schmelzflüssigen Phase zu bewahren. Dazu wird die Abhängigkeit der verschiedenen Parameter, wie Gaszusammensetzung, Plasmaleistung, Pulverdurchsatz und Sphäroidisierungsgrad analysiert und ausgewertet. Die Anpassung der Parameter erfolgt zum einen durch Veränderung der Anteile des Plasmagases, für höhere Plasmaleistungen und zum anderen durch die Variation der Pulverförderrate für die Beeinflussung des Sphäroidisierungsgrades. Des Weiteren wird eine Möglichkeit zum Aufwachsen von Silizium auf einem Graphitkörper gezeigt. Durch die Veränderung des Graphitsubstrates ist es außerdem gelungen das Silizium als Schmelze unter dem Plasmastrahl zu erhalten. Weitere Untersuchungen auf diesem Gebiet könnten den Weg für ein neues und günstigeres Verfahren zur Siliziumproduktion beziehungsweise zum Recycling ebnen.
Untersuchung des Phasenbestandes von Nitrierschichten und der Anbindung von C-Schichten auf nitrierten Oberflächen. - 98 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Plasmanitrieren spielt für die Randschichtmodifikation eine wichtige Rolle. Dabei wird die Oberfläche des Bauteils durch eine Diffusionsschicht gehärtet. Um einen solchen Prozess in der Robert Bosch GmbH zu implementieren, werden zwei Nitrierprozesse miteinander verglichen. Dabei handelt es sich zum einen um einen Prozess mit Biasplasma und zum anderen ein Prozess im dualen Betrieb von Biasplasma und ICP. Da das Nitrierverfahren mit ICP in einer vorangegangenen Arbeit weitestgehend optimiert wurde, wird hauptsächlich die Erstellung des Nitrierprozesses ohne ICP beschrieben. Es werden Parameter, wie z.B. Gasflusszuleitungen, Gasdurchsätze sowie Plasmaleistung und Nitrierdauer, variiert. Nachfolgende Untersuchungen sollen die Schicht des jeweiligen Nitrierprozesses charakterisieren. Dafür werden z.B. Härtemessungen, Phasen- und Elementanalysen durchgeführt. Abschließend wird die Anbindung einer DLC-Schicht direkt nach dem Nitrierschritt untersucht.
Konzeption, Entwurf und Umsetzung eines Prüfstandes zur Montage- und Qualitätskontrolle einer PKW-Heckklappenverkleidung. - 95 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Mit Einführung der Fließbandfertigung, wurde die Automobilindustrie und damit auch Produktions- und Fertigungsabläufe revolutioniert. Höhere Ausbringungsmengen konnten durch exakte Prozessplanung, modernere, automatisierte Produktion und ein ausgeklügeltes Qualitätsmanagement realisiert werden. Die Autobauer entwickeln und montieren das Auto lediglich noch. Zulieferer produzieren die Bauteile und -gruppen und liefern sie just in time aus. So ist es unabdingbar, dass die Produktanforderungen der Bauteile klar und exakt zwischen den beiden Partnern definiert sind. Das Qualitätsmanagement sorgt durch stetige Kontrollen für die Einhaltung der vereinbarten Produktionsanforderungen. Dies spielt heute mehr denn je eine wichtige Rolle, da es bei mangelnder Qualität zu Rückrufaktionen kommen kann, die hohe Kosten verursachen und ein finanzielles Risiko darstellen. Wurde früher noch eine 100%-Prüfung vom Menschen durchgeführt, hält heute die moderne Automatisierungstechnik Einzug in diesen Bereich. Prüfvorrichtungen arbeiten unabhängig von Tageszeit und physischer Verfassung. Sie bewerten objektiv und schneller als der Mensch und nehmen ihm monotone Prüfaufgaben ab. Im Rahmen dieser wissenschaftlichen Arbeit soll ein Konzept entwickelt werden, um ein Kunststoffverkleidungsteil eines Automobilzulieferers durch eine automatisierte Prüfvorrichtung zu kontrollieren. Ziel ist es, die korrekte Montage von acht Kunststoffclips am Verkleidungsteil zu prüfen und eine mögliche Konturabweichung an einer definierten Stelle festzustellen. Das Verkleidungsteil soll im Anschluss mit einer Markierung versehen werden, die den konformen Durchlauf des Teils durch die Vorrichtung bestätigt. Im Verlauf der vorliegenden Arbeit wird das Vorgehen zur Entwicklung einer automatischen Vorrichtung nach dem konstruktiven Entwicklungsprozess geschildert. Aufgaben und Anforderungen werden definiert. Technische Lösungsmöglichkeiten werden dargestellt und bewertet. Die Auswahl fällt auf das Schubladenschrank-System, das mittels Kamerasensor prüft. Dieses System wird im Anschluss technisch ausgelegt und konstruiert. Am Ende stehen die Realisierung der Vorrichtung und die Beobachtung ihres Betriebsverhaltens in der Produktion. Im Ausblick werden nochmals Stärken und Schwächen der entwickelten Vorrichtung dargestellt, sowie Anregungen und Perspektiven für Erweiterungsmöglichkeiten gegeben.
Elektrochemische Untersuchungen von Chemisch-Kupfer-Elektrolyten. - 96 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2011
Die Metallisierung von Kunststoffen ist ein modernes Verfahren und wird besonders im Bereich der Leiterplattentechnik und Elektronik, aber auch zur Herstellung neuartiger Funktionstextilien angewandt. Meist wird Kupfer für die Beschichtung eingesetzt, da es eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen geringen Kontaktwiderstand besitzt. Unter den verschiedenen Verfahren hat sich die chemisch reduktive Kupferabscheidung durchgesetzt und ist deshalb auch Thema dieser Arbeit. Im Verlauf der Untersuchungen wird gezeigt, wie mittels elektrochemischer Messverfahren praktisch relevante Kennwerte der Beschichtung beispielsweise für die Prozesskontrolle bestimmt werden können. Als Elektrolyt wird ein chemisch reduktiver und kommerziell erhältlicher Kupferelektrolyt verwendet, der Formaldehyd als Reduktionsmittel und Quadrol als Komplexbildner enthält. Die Untersuchung des Elektrolytsystems erfolgt hauptsächlich durch cyclovoltametrische Messungen sowie Puls- oder Einschaltmessungen. Die gemessenen Stromdichte-Potentialkurven werden entsprechend der Mischpotentialtheorie analysiert und durch eine modifizierte Butler-Volmer-Gleichung mathematisch ausgewertet. Anschließend werden die Ergebnisse der Kurvenanpassung mit der gemessenen Abscheidungsgeschwindigkeit verglichen, um so einen Bezug zur praktischen Anwendung des Elektrolyten herzustellen. Im zweiten Teil der Arbeit wird die Wirkung verschiedener Einflussfaktoren auf das Elektrolytverhalten und die chemisch reduktive Kupferabscheidung untersucht. Es zeigen sich deutliche Veränderungen im Stromdichte-Potentialverhalten des Elektrolyten in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung, den hydrodynamischen Bedingungen und den verwendeten Zusätze. So verringert zum Beispiel eine Konzentrationsabnahme der Elektrolytbestandteile die Abscheidungsgeschwindigkeit deutlich. Aus den Untersuchungen lassen sich Schlussfolgerungen für die Prozesskontrolle und mögliche Verbesserungen ableiten.