Nano-funktionalisierte Silicium-Template für sensorische Anwendungen. - 102 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Im Zuge des Trends der Miniaturisierung ergeben sich in der Nanotechnologie immer neue Verfahren, welche die Anwendungsgrenzen erweitern. Ein Beispiel für den technologischen Fortschritt ist die Erzeugung von Siliciumgras, eine nanoskalige Oberflächenmodifkation von Silicium, die durch zyklisches, reaktives Ionentiefenätzen auf der Oberfläche von Silicium entsteht. Diese selbstmaskierenden Prozesse erlauben es, mit handelsüblichen Ätzanlagen kostengünstig Nanostrukturen herzustellen. Die vorliegende Masterarbeit greift die Technologie auf und erweitert sie um eine Funktionalisierung der Siliciumnadeln durch Nanopartikel. In Verbindung mit dem Konzept des Surface-Acoustic-Wave-Sensors (SAW) wird in der Arbeit ein neuartiger Sensortyp entwickelt. Bei diesem werden Oberflächenwellen durch piezoelektrische Anregung erzeugt, durch ein Feld von funktionalisiertem Siliciumgras geleitet und durch eine weitere piezoelektrische Struktur empfangen. Veränderungen der Welleneigenschaften lassen somit direkte Rückschlüsse auf Effekte an den Nanopartikeln und den Siliciumnadeln zu. Das Sensorkonzept wurde in der Arbeit konzipiert und technologisch umgesetzt. Die praktische Eignung konnte durch Messung von Masse- und Leitfähigkeitsänderungen verifziert werden. Abschließend erfolgt eine Diskussion der Ergebnisse und ein Ausblick auf weiterführende Untersuchungen wird dargelegt.
Durchsatz- und Leistungsbedarf im Feststoffförderbereich eines Nutbuchsenextruders in Abhängigkeit von Granulat- und Nutgeometrie. - 92 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Einschneckenextruder dienen zur kontinuierlichen Herstellung von Folien und Halbzeugen aus Kunststoffen. Das zugeführte Granulat wird im Extruder gefördert, aufgeschmolzen und homogenisiert. Der Nutbuchsenextruder besteht im Gegensatz zum konventionellen Glattrohrextruder aus einer genuteten Einzugszone, um ein gegendruckunabhängiges Förderverhalten zu gewährleisten. In der Einzugszone des Nutbuchsenextruders entstehen Wechselwirkungen zwischen den Granulateigenschaften, der Nutgeometrie und der Schneckengeometrie die das Durchsatzverhalten beeinflussen. Diese Wechselwirkungen wurden in bisherigen Arbeiten unvollständig betrachtet. In der vorliegenden Arbeit wird ein Rinnenversuchsstand entwickelt, welcher eine kinematische und geometrische Vereinfachung des Schneckenkanals abbildet. Versuche mit dem Rinnenmodell ermöglichen eine Analyse der Wechselwirkungen im Einzugszonenbereich des Nutbuchsenextruders. Die Ergebnisse der Variation von Granulat, Kanalhöhe und Nutgeometrie werden diskutiert und ein mathematisches Modell unter Betrachtung der Haupteinflussfaktoren gewonnen. Zusätzlich wird ein Modell zur physikalischen und geometrischen Beschreibung des Granulatverhaltens im Schneckenkanal erstellt und eine Übertragbarkeit der Ergebnisse der Rinnenversuche auf die Einzugszone abgeleitet. Versuche am Einzugszonenprüfstand ermöglichen eine Verifizierung der Erkenntnisse aus den Rinnenversuchen. Die Resultate der Einzugszonenprüfstandsversuche dienen der Untersuchung und Erweiterung von vorhandenen Modellen zur Durchsatz- und Leistungsberechnung.
Untersuchung der Eigenschaften von gesputterten ZnO:Al-Schichten auf flexiblem Glas. - Ilmenau : ilmedia. - Online-Ressource (PDF-Datei: 67 S., 3,23 MB) Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Ultra-dünnes Glas ist eine neue Art eines transparenten und flexiblen Substratmaterials. Es handelt sich dabei um Glas mit einer Dicke unter 200 [my]m. Durch die vielen vorteilhaften Eigenschaften, wie zum Beispiel die sehr gute Barriere gegen Wasser und Sauerstoff und die Temperaturstabilität bis 700 C, ergeben sich neue Möglichkeiten in den Arbeitsgebieten der transparenten Elektronik, der Displaytechnik und innerhalb der Photovoltaik. In diesen Bereichen werden transparent leitfähige Oxidschichten (TCO) für unterschiedliche Funktionalschichten verwendet. Aluminium dotiertes Zinkoxid ZnO:Al wird bereits in einigen Bauelementen als Alternative zum teureren Indium dotierten Zinnoxid (ITO) verwendet. In der vorgelegten Masterarbeit sollen die mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften von gesputterten ZnO:Al-Schichten auf ultra-dünnes Glas in Abhängigkeit der Prozessparameter untersucht werden.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2015200210
Machbarkeitsanalyse und experimentelle Validierung von hybriden Sekundärstrukturen aus Sheet Moulding Compounds und integrierten Metallkomponenten für Luftfahrtanwendungen. - 76 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Die vorliegende Masterarbeit soll im Rahmen einer Machbarkeitsanalyse die Integrationsmöglichkeiten von metallischen Krafteinleitungselementen in hybride Sheet Moulding Compound- (SMC) - Strukturen für Luftfahrtanwendungen untersuchen. Auf die Darstellung der Grundlagen, welche im Schwerpunkt die Eigenschaften und die Herstellung von SMC-Strukturen sowie den Stand der Technik in Bezug auf Krafteinleitungselemente für Faserverbundstrukturen darstellen, folgt die Konzeption eines repräsentativen Versuchsträgers und dessen Fertigungsprozesses. Dafür werden verschiedene Sekundärstrukturen diverser Airbus-Modelle als Referenz für die Versuchsträgergeometrie betrachtet. Nach der methodischen Bewertung der möglichen Integrationsvarianten von Inserts in den Versuchsträger werden die experimentellen Untersuchungen und die im Rahmen der Arbeit entwickelten Prüfverfahren erläutert und die Ergebnisse hieraus präsentiert. Untersucht wurden neben verschiedenen Inserts auch Scheiben für Bolzenverbindungen sowie textile Endlosfaserverstärkungen. Außerdem wurde das SMC-Halbzeug variiert. Als Resultat lässt sich festhalten, dass bei den SMC-Halbzeugen vor allem der Anteil der anorganischen Füllstoffe sowie die Schrumpfung und thermische Dehnung die Verankerungsfestigkeit maßgeblich beeinflussen. Bei den Inserts können vor allem die Außenkontur und die Oberflächenvorbehandlung die Verankerungsfestigkeit erhöhen. Die experimentell validierte Machbarkeitsanalyse zum hybriden SMC-Prozess offenbart außerdem das Potenzial, die Fertigungszeit und die Herstellungskosten für Sekundärstrukturen gegenüber den heute eingesetzten Verfahren, je nach Bauteil, über 50% senken zu können und zudem die Funktionsintegration zu erhöhen. Mit einem weiteren Versuchsträger in Form eines Bauteils und weiteren Tests ist die Zulassung des hybriden SMC-Prozesses als Fertigungsverfahren für Sekundärstrukturen im Luftfahrtbereich innerhalb der nächsten zwei Jahre möglich.
Erarbeitung eines Konzeptes zur Wärmerückgewinnung eines Aluminium Schmelzofens. - 64 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeptionierung eines Wärmerückgewinnungssystems zum Einsatz am Aluminium Schmelzofen. Dazu werden im Stand der Technik unterschiedliche Ofentypen vorgestellt und deren Einsatzzweck erläutert. Anschließend werden Verfahren zur industriellen Energierückgewinnung aufgeführt. Der untersuchte Aluminium Schmelzofen der ZPF GmbH ist bei der Mahle GmbH in Rottweil im Einsatz. Einer Analyse der aktuellen Betriebsweise schließt sich die Auswahl eines Luft-Wasser-Wärmetauschers im Bypass zur Berwertung der Energie aus dem heißen Abgas an. Unterschiedliche Konzepte werden vorgestellt und hinsichtlich ihrer Prozess- und Betriebssicherheit bewertet. Besonders gewichtet wird außerdem die Prozesssicherheit des Ofens und die Amortisationszeit des Wärmerückgewinnungssystems. Nach der Auswahl eines für den Einsatzfall passenden Energierückgewinnungssystems wird daraus ein Konzept entwickelt, sowie dessen Vorteile und Risiken aufgezeigt. Zuletzt werden im Ausblick noch weitere Energieeinsparpotentiale aufgezeigt.
Herstellung und Evaluierung eines n-leitenden Polymers für thermoelektrische Anwendungen. - 92 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Aufgrund der stetigen Entwicklungen im Bereich der Mikroelektronik und der Energieeffizienz kommen vermehrt organische Halbleiter zum Einsatz. Deren Vorteile liegen, im Vergleich zu herkömmlichen Halbleiterwerkstoffen, in der automatisierten wie auch breitgefächerten Herstellungsportfolio, sowie der variablen Geometrie. Der Anlass dieser Arbeit ist es, dass bis heute die Leitungsmechanismen in dem verwendeten Polymer nicht geklärt sind somit dessen physikalisches Potential noch nicht vollkommen erschöpft ist. Zudem ist die Synthese von elektrisch leitfähigen Polymeren hinsichtlich deren Reproduzierbarkeit von Bedeutung. Dies gilt es im Folgenden zu verbessern. Nach gegenwärtigem Stand der Technik werden metall-organische Polymere nicht dotiert, obwohl eine Dotierung und die damit verbundene Einbringung weiterer Ladungsträger zu einer Verbesserung der Leitfähigkeit führt. In der folgenden Arbeit wird sich mit der Synthese und der Optimierung eines metallorganischen thermoelektrischen Polymers beschäftigt.
Untersuchungen an integrierten Freistrahlinterferometer. - 93 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
In dieser Masterarbeit werden verschiedene Varianten mikrotechnischer Interferometer auf messtechnisch auswertbare Interferenzmuster untersucht. Basierend auf vorangegangenen Arbeiten zu diesem Thema wurden mehrere neue Interferometervarianten entworfen. Diese Varianten sind jeweils als Freistrahl-Varianten mit externem Messspiegel und als integrierte thermoptische Varianten ausgeführt. Alle Varianten wurden auf Quarzglas-Chips realisiert. Die Freistrahlinterferometer und thermooptischen Interferometer werden hinsichtlich der Qualität der Interferenzmuster und der Empfindlichkeit für Positionierfehler verglichen. Es werden einfache Interferometervarianten ermittelt, welche später in mikrooptische Systeme integriert werden können. Der Nachweis des thermooptischen Effektes an den thermooptischen Interferometern konnte auf Grund von Problemen im Herstellungsprozess nicht in dieser Arbeit erbracht werden. Notwendige Prozessschritte und Parameter zur Herstellung sind dokumentiert, um in Zukunft eine bessere Herstellung mikrotechnischer Interferometer zu ermöglichen.
Analyse der Hafteigenschaften von ausgewählten Duroplasten bei der Formgebung in Spritzpresswerkzeugen. - 180 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
Sensoren von Elektronikmodulen zur Steuerung von Automatikgetrieben werden über einen Spritzpressprozess mit duroplastischen Material verkapselt, um der geforderten Zuverlässigkeit und Langlebigkeit im Automobilbau gerecht zu werden. Das dabei eingesetzte additiv vernetzende Epoxidharzsystem garantiert eine gute Haftung auf den Einlegeteilen, verursacht aber im Gegenzug Anhaftungen am Werkzeug bei der Verarbeitung. Im Rahmen dieser Arbeit findet durch eine Literaturrecherche und Systemanalyse die methodische Auswahl von geeigneten Prüfmethoden statt. Die auftretenden Haftmechanismen werden anschließend quantitativ über Scherversuche bewertet. Dabei wird der Zusammenhang der Haftkräfte zur Beschaffenheit der Werkzeugoberfläche und zur Vernetzung des duroplastischen Materials während der Verarbeitung hergestellt. Die Vernetzung des Materials wird mit Hilfe der dielektrischen Analyse und einem speziell entwickelten Pressrheometer bewertet. Aus den Untersuchungen werden Empfehlungen zur Reduzierung der Häufigkeit von Fertigungsauffälligkeiten bei der Verarbeitung des Harzsystems mittels Spritzpressen abgeleitet.
Untersuchungen zum Einfluss von Phosphonaten auf die elektrochemische Abscheidung von Kupfer. - 122 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
In der Arbeit wurden die Beiden Phosphonsäuren ATMP und HEDP als Komplexbildner für Kupfer und seine Elektrolyte bzw. sein Abscheidungsverhalten untersucht. Dadurch ist es möglich mit alkalischen Lösungen zu arbeiten, auf Cyanid zu verzichten und trotzdem keine Zementation des Kupfers auf Eisen auszulösen. ür die Experimente werden die technischen Produkte verwendet: AP1 für ATMP und K60 für HEDP. Der Einsatz von ATMP führte zu Kupferabscheidung, die nur bei niedrigen Stromdichten zu relativ glatten, mattglänzenden Schichten führten. Erst mit dem Zusatz von HEDP zu diesen ATMP-Elektrolyten konnte die Arbeitsstromdichte gesteigert werden, obwohl wie die Spektroskopischen Untersuchungen bei kleinen Konzentrationen zeigt, keine Verdrängung das ATMP durch HEDP aus dem Kupfer-Komplex erfolgt. Schließlich führte der Einsatz von HEDP zu ATMP-freien Elektrolyten, die ein ähnliches Abscheidungsbild wie die Mischelektrolyte vorwiesen. Die HEDP Elektrolyte gaben aber Schwierigkeiten vom Ansatz her. Bei der Neutralisation der Säure mit NaOH traten zwischenzeitlich Ausfällungen der Natriumsalze auf, die zu nicht mehr ruhrbaren Schlämmen führten. In diesem Fall kommt möglicherweise die Neutralisierung mit KOH in Frage. Neben dem kathodischen Teil muss auch die anodische Auflösung von Kupfer berücksichtiget werden. Die hier anwendbaren Stromdichten sind gering, so dass auf große Anodenflächen geachtet werden muss. Weiterhin ist die anodischer Stromausbeute von der Komplexbildner Konzentration abhängig, wobei dies zur Anwendung von HEDP führt, verbunden auch mit beträchtlichen Verbesserung auf das Kathodenseite. Sowol das Kathodische als auch anodische Verhalten ist in Zusammenhang mit der Komplexbildung zu sehen, wobei die Thermodynamische Stabilitskonstanten der ATMP-Cu-Komplexe größer als die der HEDP-Cu-Komplexe ist. Unbekannt sind aber die kinetischen Größen von der Ligandenaustauschgeschwindigkeiten. Das gilt für die kathodische Seite hinsichtlich der Abspaltung des Chelatkomplexes und der sukzessiven Bindungsspaltung zwischen Kupfer und dem Ligandenionen. Auch auf der anodischen kann man wahrscheinlich davon ausgehen, dass der Cu HEDP-Komplex schneller gebildet wird. Zusätzliche Untersuchungen, die noch gemacht werden könnten, sind der Wechsel auf Kaliumhaltige Systemen, beim HEDP, die Untersuchung auch des niedrigen Stromdichtenbereiches, der Einsatz strukturell zu HEDP ähnlicher Komplexbildner, und die Ermittlung des optimalen pH-Werts für HEDP-Elektrolyt ausgehend von dem hier untersuchten pH-Wert von 9.
Glasfasergewebe mit porösem Alkaliborosilicatglas: Herstellung und Bestimmung der Eigenschaften. - 89 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2015
In dieser Arbeit sind poröse Gläser nach dem Vycor-Prozess als Fasern hergestellt worden. Die Fasern wurden auf Zugfestigkeiten und Biegedurchmesser untersucht und mit den Gläsern S2 und Boro 3.3 verglichen. Es wurde gezeigt, dass poröse Glasfasergewebe herstellbar sind. Die Fasern wurden mit unterschiedlichen Durchmessern von 0,1 mm, 0,2 mm und 0,3 mm untersucht. Die Versuche zeigen die besten Ergebnisse mit 0,2 mm starken porösen Fasern. Mit zwei verschiedenen Glassorten sind unterschiedliche Porengrößen im Bereich von 20 nm - 180 nm hergestellt worden. Für die Gewebeherstellung wurde ein Webstuhl konstruiert und gefertigt. Mit diesem sind Gewebe mit einer Größe von 60 cm x 60 cm herstellbar. Es wurde ein Gewebe unter der Verwendung von S2 - Fasern mit einem Abstand von einem Zentimeter als Kettfäden und porösen Fasern als Schussfäden hergestellt unter Verwendung der Leinenbindung. Innerhalb des Gewebes sind verschiedene Nanometer Porengrößen kombinierbar.