Identifizierung von Fehlstellen, deren Ursachen und Auswirkungen auf mechanische Kennwerte von ELFT Halbzeugen. - 113 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Im Rahmen der vorliegenden Masterarbeit werden die Zusammenhänge der Fehlstellenentstehung bei Organoblechen geklärt. Der Prototyp eines Direktextrusionswerkzeug für endlosfaserverstärkte Thermoplaste (ELFT) wird in Betrieb genommen und einlagige Organobleche hergestellt. In Abhängigkeit der Prozessparameter werden Berechnungsmodelle für die Entstehung von Fehlstellen erstellt und überprüft. Die Auswirkung der Fehlstellen auf die mechanischen Eigenschaften E-Modul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung werden bestimmt und Modelle zur Beschreibung aufgestellt und verifiziert.
Analyse der Füllstoffverteilung bei der Compoundierung von PP mit Basaltfasern und deren Einfluss auf die Bauteilqualität beim Spritzgießen. - 99 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
Die Arbeit befasst sich mit der Füllstoffverteilung bei der Einarbeitung von Basaltfasern in Polypropylen und den resultierenden Auswirkungen auf die Bauteilqualität. Prozessparameter, die die Faserlänge und die Faserverteilung beeinflussen, werden identifiziert und analysiert. Anhand von Versuchen werden prozessparameterabhängige Modelle entwickelt, welche auf physikalische Größen abgeleitet werden sollen. Die Beurteilung der Bauteilqualität erfolgt über die mechanischen Kenngrößen E-Modul, Zugfestigkeit, Bruchdehnung und Schlagzähigkeit. Für diese Kenngrößen werden Modelle zur Vorabschätzung der erreichbaren Eigenschaften in Abhängigkeit von Faserlänge und Faservolumengehalt ermittelt. Abschließend wird für das E-Modul ein Vergleich zu existierenden Modellen angestellt.
Selbstkatalytisches Wachstum von Indiumarsenid Nanodrahtstrukturen auf Silizium(111) : systematische Untersuchungen zur Vorbehandlung sowie Prozessparameter. - 89 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In der vorliegenden Arbeit wird das selbstkatalytische Indiumarsenid Nanodraht-Wachstum hinsichtlich der Silizium-Vorbehandlung und verschiedener Prozessparameter analysiert. Weiter findet eine Untersuchung der für das Wachstum notwendigen Siliziumoxidschicht statt. Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Prozessparameter auf das Wachstum zu verstehen und Möglichkeiten zu finden, dieses zu beherrschen. Um dies zu untersuchen sind die Indiumarsenid Nanodrähte in einer Anlage für metallorganische Gasphasenprozesse (MOCVD) auf Silizium(111)0˚ hergestellt worden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Dicke der Siliziumoxidschicht, welche durch das Spülen mit Milliporewasser aufgebracht wird, einen entscheidenden Einfluss auf das selbstkatalytische Nanodraht-Wachstum sowohl quantitativ als auch auf die Wachstumsrichtung hat. Messungen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und dem Rasterkraft-mikroskop (AFM) ergaben, dass bei einer Oxidschichtdicke von 18 âÅ (60 Sek. Spülzeit), in Bezug auf senkrechte InAs-Nanodrähte, das beste Wachstumsergebnis erzielt wurde. Die zusätzliche Oxidation an der Luft zeigt dagegen, im für diese Arbeit relevanten Zeitrahmen, nur einen vernachlässigbaren Einfluss. Durch ein Annealing im Reaktor (bei 635˚C; zehn Min.) werden eine Reduzierung der Siliziumoxidschichtdicke, sowie die Öffnung von Poren erreicht. Des Weiteren ist eine Minimierung des Wachstums, in die zur senkrechten alternativen (111)-Wachstumsrichtungen, durch eine fünfminütige Arsen-Terminierung der Oberfläche erreicht worden. REM-Aufnahmen verdeutlichen, dass die Kombination aus Terminierung und Katalysatorzugabe (zehn Sek. langen In-Push) das beste Wachstumsergebnis, in Bezug auf senkrecht gewachsene Drähte, liefert. Weiter werden die Abhängigkeiten der Wachstumsraten in (111)- und (1-10)-Richtung von verschiedenen Prozessparametern (Wachstumszeit, Wachstumstemperatur, V/III-Verhältnis und V/III-Flussmenge) dargelegt. Abschließend ist eine Möglichkeit untersucht worden, mit Hilfe von zwei verschiedenen Al2O3-Schablonen-Typen, eine regelmäßige Anordnung der InAs-Nanodrähte zu erreichen.
Bestimmung des Verschleißzustandes von Spritzgießmaschinenkomponenten anhand von Betriebsdaten. - 143 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In dieser Arbeit werden Modelle für die Bestimmung des Verschleißzustandes von Komponenten einer Spritzgießmaschine entwickelt. Zunächst wird ein Überblick über die Funktionsweise und den Aufbau einer Spritzgießmaschine gegeben. Anschließend werden tribologische Systeme einer Spritzeinheit und in der Hydraulik betrachtet. Es werden Instandhaltungsstrategien und technische Umsetzungen einer Zustandsüberwachung dargestellt. Danach werden fünf Hauptverschleißkomponenten einer vollhydraulischen Spritzgießmaschine bestimmt. Das Verschleißverhalten und dessen Auswirkung auf die Maschinenfunktionen werden fürdiese Komponenten nachvollzogen. Für drei der Hauptverschleißkomponenten wird jeweils ein Modell, welches den Verschleißzustand erfasst, entwickelt. Zunächst wird eine geeignete Prüfmethode oder Messmöglichkeit ausgewählt.Daran anschließend wird die Umsetzung der Modelle an einer Spritzgießmaschine aufgezeigt und ein Überblick über mögliche Einflussgrößen auf das Modell gegeben. Für die Messwerterfassung wird keine zusätzliche Hardware an der Maschine benötigt. Es werden Rahmenbedingungen für die Anwendung der Modelle für die Zustandsbestimmung dargestellt. Die Modelle werden anhand von synthetischen Tests und Vergleichsversuchen validiert.
Entwicklung und Bewertung von Konzepten zur Integration einer Holographiefolie in KFZ-Rückleuchten. - 129 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2016
In der vorliegenden Masterarbeit wird die Integration holographischer Folien in KFZ-Rückleuchten betrachtet. Dabei werden zwei Verfahren, das Folienhinterspritzen und das Ultraschallschweißen, untersucht. Vor dem Einsatz der Verfahren werden die Folien nach Spezifikationen der Automobilindustrie auf ihre Funktionstauglichkeit getestet. Danach gilt es Konzepte zur Integration der Folie zu entwickeln und umzusetzen. Dabei wird zuerst die Verbundfestigkeit überprüft und deren Einflussparameter ermittelt. Auf Basis der Ergebnisse werden ausgewählte Kombinationen weitergeführt. Die nachfolgenden Versuche beschäftigen sich beim Hinterspritzen mit der Auswaschung. Diesbezüglich werden vorher Wirkmechanismen und Einflussgrößen identifiziert, deren Einfluss anhand von Versuchen erörtert wird. Hinsichtlich des Ultraschallschweißens muss die Welligkeit der Folien nach dem Fügen optimiert werden. Nach der Herstellung von Proben, die die vorgegebenen Toleranzgrenzen zur Beständigkeit des Hologramms nicht überschreiten, sind Bewitterungsprüfungen durchzuführen. Anschließenden werden die Ergebnisse und Fehlerbilder dokumentiert und analysiert. Darauf folgt eine Bewertung der Verfahren, durch die Gewichtung der einzelnen Verfahrensschritte und Ergebnisse, sowie der Fehlerbilder aus den Bewitterungsprüfungen. Anhand der Gegenüberstellung durch Bepunktung wird ein Vergleich der Verfahren ermöglicht und eine Empfehlung für die seriennahe Anwendung ausgesprochen. Zudem werden Maßnahmen zur Optimierung des Verfahrens gegeben.
Beeinflussung der Qualität optischer Spritzgießformteilen durch variante Verfahrensbedingungen. - 71 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Aufgrund der großen Gestaltungsfreiheit, kostengünstigen Herstellung und niedrigen Dichte haben durch Spritzgießverfahren hergestellte Kunststoffformteile riesiges Anwendungspotential im optischen Bereich. Um den Zusammenhang zwischen den Verarbeitungsparametern und der Formteilqualität herauszufinden und zu beschreiben, wird ein Prozessmodell als Ziel dieser Arbeit erstellt und durch zahlreiche Versuche verifiziert. Die Abformgenauigkeit, Molekülorientierung und Eigenspannung in Bauteilen dienen als Qualitätskriterien der Formteile. Neben den Prozessparametern: Einspritzvolumenstrom, Schmelzetemperatur, Werkzeugtemperatur und Nachdruck wird auch der Einfluss der Bauteildicke auf die Formteileigenschaften betrachtet. Außer der Bestimmung der Einflüsse der möglichen Faktoren werden diese Einflüsse noch physikalisch und prozesstechnisch erläutert.
Ultrafast electron dynamics and circular dichroism in dependence of the stoichiometry of topological insulators by time- and angle-resolved photoemission spectroscopy. - 65 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Topologische Isolatoren (TI) sind vielversprechende Materialien fur Spintronics, da sie spin-polarisierte metallische Zustände - den Dirac-Cone - bei Raumtemperatur zeigen, obwohl sie isolierend sind. Um ihre Bandstruktur zu untersuchen, ist winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie (ARPES) eine passende und leistungsstarke Untersuchungsmethode. Die ternären Bismuthchalkogenide Bi2SexTe3-x mit x = 0, 0.2, 0.35, 2.5 und 3 wurden sowohl mit Gleichgewichts-ARPES, mit zeitaufgelöstem ARPES mit der Pump-Probe-Technik und einer temporalen Auflösung von 70 fs, als auch hinsichtlich zirkularem-Dichroismus analysiert. Eine MATLAB -Routine fur Messdatenauswertung und Spektralanalyse wurde entwickelt, die Zugriff auf den Imaginärteil der Selbstenergie erlaubt, welche im Zusammenhang mit Quasipartikel-Lebensdauern steht. Bandlucken, effektive Massen, Elektron-Phonon-Kopplungsbereich, und Elektron-Elektron-Kopplung als elektronische Eigenschaften des Massivmaterials hängen vom schichtweisen Austausch von Te durch Se ab. Der Dirac-Cone zeigt ein davon unabhängiges Verhalten. Hinweise auf zweite Oberflächenzustande wurden gefunden, obwohl diese nicht direkt sichtbar sind. Die oberen Zweige des Dirac-Cones in den Te-reichen Proben zeigen das gleiche DichroismusSignal während die unteren passend zu ihrer Spinpolarisation entgegengesetzte Vorzeichen aufweisen. Diese Asymmetrie fuhrt zu einem klaren dichroischen Signal und einer damit verknupften Spinpolarisation im Leitungsband mit langlebigen Zuständen. Mit der Möglichkeit der optischen Induktion sind sie dadurch interessant für opto-spintronische Anwendungen.
Analyse scherender und thermischer Beanspruchung von Degradationsempfindlichen Thermoplasten am Beispiel PLA. - 70 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Das steigende Umweltbewusstsein führt zu Bestrebungen, eine Alternative zu den konventionellen Kunststoffen zu finden. Ein besonderer Vorteil von Biokunststoffen ist eine verbesserte CO2-Bilanz im Vergleich zur Herstellung petrochemischer Kunststoffe. Die Anwendung in technischen Bereichen erfordert geeignete mechanische Eigenschaften, welche im Wesentlichen vom Molekulargewicht abhängig sind. Biokunststoffe, darunter auch Polymilchsäure, gelten als degradationsempfindlich, weshalb materialschädigende Einflüsse während der Verarbeitung von besonderem Interesse sind. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Abbaumechanismen während der Verarbeitung nach thermischen und mechanischen Einflüssen zu trennen und mathematisch zu beschreiben. Dazu werden die Verarbeitungsverfahren Compoundieren und Spritzgießen exemplarisch mit Polymilchsäure untersucht. Zur Anwendung kommt die Methode der statistischen Versuchsplanung. Mit den Messergebnissen wird ein Modell erstellt, das die Vorhersage des Materialabbaus während der Verarbeitungsprozesse ermöglicht. Die erreichbaren mechanischen Eigenschaften werden mit dem gemessenen Materialabbau korreliert. Das Verarbeitungsverfahren des In Line Compoundierens wird vorgestellt und das Verbesserungspotential gegenüber der konventionellen Verarbeitung aufgezeigt.
Untersuchungen zur Vakuumtauglichkeit eines einachsigen oszillierenden Mikrotasters. - 50 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Im Rahmen dieser Masterarbeit wird die Vakuumtauglichkeit eines in Vorarbeiten entwickelten mikromechanischen, taktilen Mikrotasters untersucht. Nach einer kurzen Einführung zu den Grundlagen des verwendeten Mikrotasters und der Vakuumtechnik wird auf die Konzeption einer Vakuummesskammer eingegangen und der Versuchsaufbau zur Messwertaufnahme erläutert. Im weiteren Verlauf wird das Verhalten des Mikrotasters in einer Vakuumumgebung simuliert und anschließend mit Messungen am realen System verglichen. Neben der Charakterisierung des Mikrotasters wird ebenfalls die verwendete Ansteuerelektronik sowie die konzipierte Messkammer für die geforderten Messungen untersucht. Anhand der Messergebnisse wird abschließend gezeigt, dass das Vakuum nicht zu einer Resonanzkatastrophe beim verwendeten Mikrotaster führt und dieser für eine Nutzung in einer Vakuumumgebung bis 160 mbar geeignet ist. Die in den Simulationen gezeigte Zunahme der Güte für niedrigere Drücke konnte bei den Messungen in der konzipierten Vakuumkammer nicht bestätigt werden. Mit dem Funktionsnachweis und den aufgezeigten Empfehlungen für Folgearbeiten kann der Mikrotaster für eine erweitere Charakterisierung und Nutzung im Vakuum überprüft werden.
Entnetzen dünner Au-Ni Doppelschichten: der Einfluss von Schichtdicke und Stapelfolge. - 59 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Die Ergebnisse dieser Arbeit stützen sich auf zwei untersuchte Schwerpunkte, dem Solid-state Dewetting dünner bimetallischer Gold-Nickel Schichten und daraus resultierende Nanopartikel. Hinsichtlich des Solid-state Dewetting wurde der Einfluss der chemischen Zusammensetzung für 34 at-%, 60 at-% und 82 at-% Nickel untersucht. Abhängig von der Schichtreihenfolge wirken die Doppelschichten unterschiedlich stark stabil, sodass die Anordnung Goldschicht auf Nickelschicht auf Siliziumoxid-Substrat dem Entnetzen einen höheren Widerstand entgegenbringt als es für den Fall einer Nickelschicht auf Goldschicht der Fall ist. Die Stöchiometrie spielt ebenso eine Rolle hinsichtlich des Solid-state Dewetting-Prozess. Dünne Schichten unter einer dicken Deckschicht wirken dem Entnetzen entgegen, während dicke Schichten aus Gold oder Nickel dünne Schichten destabilisieren. Mithilfe Cross Section REM-Aufnahmen konnten facettierte Randbereiche an den entnetzten Regionen beobachtet und anhand der Röntgenbeugungsversuche eine {1 1 1} -Textur nachgewiesen werden. Bezüglich der untersuchten Nanopartikel war nicht zwischen der Schichtreihenfolge zu unterscheiden. Für 82 at-% Nickel wurden goldreiche Ausscheidungen auf der facettierten Partikeloberfläche beobachtet. Den Partikeln konnte mithilfe der XRD eine {1 1 1} -Textur nachgewiesen werden. Die untersuchten Nanopartikel mit 60 at-% Nickel wiesen nickelreiche Facetten in Folge der Entmischung auf, welche in das Partikelvolumen hineinreichten. Mittels Röntgenbeugung und REM-Aufnahmen konnte diesen neben einer {1 1 1} auch eine {1 0 0} -Orientierung zugeordnet werden. Für 34 at-% Nickel wiesen die Nanopartikel keine Entmischung oder Facettierung auf, sondern zeigten im Querschnitt eine mesoskopische Struktur.