Entwicklung eines vereinfachten Hot-Spot Testes auf Basis einzelner Zellen zur Überprüfung des Hot-Spot Risikos im Modul. - 65 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die folgende Arbeit behandelt die Entwicklung und Inbetriebnahme eines vereinfachten Hot-Spot Testes auf Basis einzelner Zellen. Dabei wird die Idee und das Prinzip des Testes erläutert und gezeigt, dass der vereinfachte Test die gleichen Resultate über die Variation der Lichtleistung in den "Worst Case" Fall erzielt, wie die "Worst Case" Verschattung. Dazu wird auch kurz auf die Vorteile der Variation der Lichtleistung gegenüber der Verschattung auf den "Worst Case" für den Test an sich eingegangen. Weiterhin wird der Einsatz eines Ventilators zum Erreichen des SOLL-Zustandes und dessen Auswirkungen untersucht. Anschließend wird der vereinfachte Test für die Überprüfung der Kriterien und Aussortiergrenzen der Inline Hot-Spot Kontrolle eingesetzt. Dazu wird die Inline Hot-Spot Kontrolle separat betrachtet und eine MatLab basierte Simulation entwickelt, die das Aufheiz-, Abkühl- und Ausbreitungsverhalten von Hot-Spot während der Inline Hot-Spot Kontrolle darstellt. Die Ergebnisse des vereinfachten Hot-Spot Test werden mit der Kriterien der Inline Hot-Spot Kontrolle verglichen und Rückschlüsse gezogen.
Entwicklung und Analyse eines Prozesses zur Förderung und Trennung eines Partikelgemisches mittels der Diskrete Elemente Methode. - 139 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Diese Arbeit behandelt die Entwicklung und Analyse eines Prozesses zur Förderung und Trennung eines Partikelgemisches mit Hilfe der Diskreten Elemente Methode. Ziel ist die Erarbeitung eines Bewertungskonzeptes für den neuartigen Prozess. Die Ergebnisse dienen der Steigerung des Prozessverständnisses und als Basis zur Bewertung späterer Optimierungsmaßnahmen. Darüber hinaus wird der Einfluss ausgesuchter Simulationsparameter auf die Effizienz der Simulation analysiert und bewertet.
Versuche und Modellbildung zur Beschreibung des Molekülkettenabbaus bei der Verarbeitung von Biokunststoffen. - 113 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Der Markt für Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen wächst jährlich um 20 % und mehr. Der Fokus von Biokunststoffen liegt zum gegenwärtigen Zeitpunkt auf dem Einsatz in technischen Anwendungen. Bei dieser sogenannten dritten Generation der Biokunststoffe geht die Tendenz daher von der (Bio-) Abbaubarkeit zur Beständigkeit, um die Produktlebensdauer zu erhöhen. Der Einsatz von Biokunststoffen in technischen Anwendungen ist allerdings davon abhängig, dass Biokunststoffe ein zu konventionellen Kunststoffen vergleichbares Eigenschaftsprofil aufweisen. Aufgrund ihrer geringen mechanischen und thermischen Stabilität zeigen viele Biokunststoffe im Verarbeitungsprozess einen Molmassenverlust von bis zu 50 % und damit eine starke Herabsetzung der Bauteileigenschaften. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, in einem Modellversuch den mechanisch und thermisch induzierten Abbau zu trennen und mithilfe von Kennzahlen und Funktionen zu beschreiben. Die Funktionen ermöglichen im weiteren Schritt eine Vorhersage der Degradation in Abhängigkeit der Prozessparameter während der Verarbeitung auf Schneckenmaschinen. Die Ergebnisse aus dem Modellversuch und der Verarbeitung im Extruder und Spritzgießmaschine werden gegenübergestellt und diskutiert. Abschließend wird ein neues Verarbeitungsverfahren basierend auf der Inline-Compounding vorgestellt, welches erlaubt, Biokunststoffe unter geringer mechanischer Belastung und Verweilzeit schonend zu verarbeiten. Für dieses Verarbeitungsverfahren wird eine Vorabschätzung des Degradationsprozesses und der mechanischen Eigenschaften durchgeführt.
Entwicklung neuer Maschinentechnik für das Multilayerspritzblasen und Bewertung deren technisch wirtschaftlichen Komplexität. - 100 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung neuer Anlagentechnik für das Multilayerspritzblasen und die Bewertung der technisch wirtschaftlichen Komplexität. Dabei wird der momentan verwendete Monolayerspritzblasprozess in einen Multilayerprozess überführt und daraufhin eine angepasste Maschinentechnik zur Herstellung von Mehrschichtbehältern erarbeitet. Der erste Schwerpunkt liegt in der Recherche zum Stand der Technik für das Monolayerspritzblasen. Hauptbestandteil ist hier die Ermittlung üblicher Konzepte und Maschinentechniken. Insbesondere wird auf die verfahrenstechnischen Randbedingungen geachtet, wie z.B. Temperaturen, Prozesszeiten und Drücke. Außerdem wird der Verfahrensschritt der thermischen Konditionierung genauer betrachtet. Dafür werden Versuche an einem Prüfstand vorgenommen, welche die Prozessparameter in Vorbereitung auf und während des Blasprozess untersuchen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für eine Nachbildung des Spritzblasprozesses in einer thermischen Simulation. Weiterhin werden Messungen an einer laufenden Spritzblasmaschine vorgenommen und mit den Ergebnissen der Simulation verglichen. Auf Basis der ermittelten verfahrenstechnischen Randbedingungen werden Konzepte zur Optimierung des Prozesses für Multilayerflaschen erarbeitet, welche anschließend vergleichend bewertet werden. Die Bewertung soll dabei technische und wirtschaftliche Aspekte betrachten. Nachfolgend werden aus den Konzepten technische Prinzipe entwickelt, die ebenfalls vergleichend bewertet werden. Abschließend wird eine Variante weiter eingegrenzt um eine Gegenüberstellung mit einer handelsüblichen Monolayermaschine hinsichtlich der technisch wirtschaftlichen Komplexität anzustellen.
Entwicklung einer Karosserie in Stahl-Sandwich-Bauweise, für ein leichtes Fahrzeug mit Brennstoffzellen-Elektroantrieb. - XII, 106 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die Masterthesis befasst sich mit der Entwicklung einer Stahl-Sandwich-Karosserie für ein leichtes Fahrzeug mit Brennstoffzellen-Elektroantrieb. Der Hauptbestandteil der Arbeit ist die Erstellung unterschiedlicher Konzepte für eine Stahl-Sandwich-Karosserie. Diese Konzepte werden in fünf Crash-Lastfällen und in zwei statischen Lastfällen simulativ untersucht. Als Solver werden LS-Dyna und MSC Nastran eingesetzt. Die ermittelten Ergebnisse werden mit einer Aluminium-Sandwich-Karosserie verglichen.
Simulation mechanischer Eigenschaften endlosfaserverstärkter Thermoplast (ELFT) Strukturbauteile auf Basis mikromechanischer Ansätze. - 108 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Homogenisierung von endlosfaserverstärkten Thermoplasten. Durch ihre hohe spezifische Festigkeit werden sie in der Automobilindustrie für den Leichtbau als Konstruktionswerkstoffe genutzt. In den Grundlagen werden die verschiedenen Möglichkeiten, welche die Standardhomogenisierungen bieten erläutert. Zur Homogenisierung werden verschiedene Methoden genutzt, wobei das Hauptaugenmerk auf der Homogenisierung mittels der Software DIGIMAT der Firma e-Xstream liegt. Die ersten Schritte der Arbeit sind die Analyse des mechanischen Verhaltens der Faserverbundkunststoffe an Hand von Biegeversuchen und Zugversuchen. Diese Versuchsergebnisse wurden mit analytischen Modellen abgeglichen, um eine Eingrenzung der Modelle vorzunehmen, die für eine analytische Homogenisierung von endlosfaserverstärkten Kunststoffen geeignet sind. Weiterhin werden die ermittelten Kennwerte genutzt, um die Materialmodelle an Hand einfacher uniaxialer Beanspruchungen im ANSYS Workbench zu evaluieren. Nachdem diese Voruntersuchungen abgeschlossen sind, wird ein Strukturbauteil genutzt, die Gültigkeit der Modelle bei einer komplexen zusammengesetzten Beanspruchung zu testen. Die Durchführung von Realbauteilversuchen und die anschließende Implementierung des Versuchsaufbaues in die Simulation dienen zur Abschätzung der Streuung des Steifigkeitsverhaltens der verschiedenen Materialmodelle bei komplexen Belastungen. An Hand der Versuchs- und Simulationsergebnisse werden die verschiedenen Materialmodelle miteinander verglichen und eine Einordung ihrer Tauglichkeit hinsichtlich von wirtschaftliche und technischen Gesichtspunkten. Am Ende der Arbeit steht eine Hierarchisierung der Modelle an Hand von verschiedenen Bewertungskriterien.
Herstellung und Charakterisierung von MOCVD-ALD-Al 2 O 3 Schichten bezüglich ihrer Passivierungswirkung auf Silizium. - 73 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Untersuchungen zeigten, dass dünne Al2O3-Schichten sehr gute Passivierungsqualitäten auf p-typ Oberflächen besitzen. In dieser Arbeit wurde ein ALD-Prozess in einer MOCVD-Anlage realisiert und Al2O3 auf verschiedenen Substraten abgeschieden. Diese Schichten wurden hinsichtlich ihrer Wachstumsgeschwindigkeit, ihrer Homogenität, ihren optischen Eigenschaften, ihrer Zusammensetzung und ihrer Ladungsträgerlebensdauer charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten eine hohe Übereinstimmung mit Werten aus der Literatur. Mittels UV/VIS-Spektroskopie wurden Transmissionen von über 95% (50 nm Al2O3 auf Glas) und Reflexionen von rund 10% (30 nm Al2O3 auf Silizium) ermittelt. Die Untersuchungen der Zusammensetzung mittels FTIR- und XPS-Messungen ergaben ein stöchiometrisches Verhältnis der Schicht und zeigten die Veränderung des Al2O3 durch die Temperung. Lebensdauermessungen, mit denen eine Aussage über die Passivierungsqualität getroffen werden kann, zeigten eine Steigerung von 1 mys (Substrat) auf knapp 400 mys (30 nm Al2O3) hin zu rund 1200 mys (30 nm Al2O3 mit Temperung). Die Effekte der Passivierung auf den Wirkungsgrad einer Solarzelle wurden abschließend durch Simulationen aufgezeigt.
Optimierung der Laseranlassbeschriftung auf Edelstählen hinsichtlich Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Viele Bauteile und Produkte werden zum Zweck der Identifizierung oder Rückverfolgbarkeit beschriftet. Es gibt eine Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren zur Kennzeichnung. Mit der Einführung von effizienten diodengepumpten Lasersystemen und der Weiterentwicklung der elektronischen Datenverarbeitung hat sich die Laserbeschriftung als günstiges, zuverlässiges und flexibles Verfahren auf dem Markt etabliert. Eine Art der Lasermarkierung ist die Anlassbeschriftung von Edelstählen. Beim Anlassen kommt es durch lokale Erwärmung der Werkstoffoberfläche zur Bildung einer farbig erscheinenden Oxidschicht. Gegenüber dem Grundmaterial weist die Anlassbeschriftung jedoch eine erhöhte Korrosionsanfälligkeit auf. Im Hinblick auf die Rückverfolgbarkeit stellen die schlechte Haltbarkeit der Markierung und der damit verbundene Kontrastverlust ein großes Problem dar. Im Rahmen der Masterarbeit wird die Laseranlassbeschriftung auf Edelstählen (1.4021 und 1.4301) hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit optimiert. Der Schwerpunkt liegt in der Durchführung einer umfangreichen Parameterstudie mit verschiedenen Strahlquellen und der Charakterisierung des Korrosionsverhaltens und der Passivierbarkeit. Durch eine Analyse der Oxidschichten mittels EDX und XRD sollen weitere Erkenntnisse über die Zusammensetzung und Struktur der Beschriftungen gewonnen werden. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Haltbarkeit der Beschriftungen insbesondere durch ein homogenes Schichtwachstum verbessert wird. Dies kann durch eine starke Defokussierung des Laserstrahls sowie mehrere Beschriftungsüberläufe erreicht werden. Die Frequenz und Scangeschwindigkeit werden entsprechend der mittleren Leistung des verwendeten Lasersystems angepasst. Die Haltbarkeit von Beschriftungen auf 1.4301 ist im Allgemeinen deutlich höher als auf 1.4021. Im Hinblick auf die Beschriftbarkeit zeigen sich jedoch bei 1.4021 Vorteile gegenüber 1.4301.
Eigenschaftscharakterisierung gesputterter AIN Dünnschichten. - 200 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
In dieser Arbeit werden reaktiv gesputterte AlN-Dünnschichten mikro- und mesoskalig charakterisiert. Für die zu charakterisierendern Wafer werden zunächst die Parameter zur Fertigung festgelegt. Hierbei werden die Schichtdicke, der Prozessdruck, die Prozesstemperatur und das Material der Grundelektrode variiert. Zur Messung des d31-Effektes wird ein mathematisches Modell an die konkrete Messsituation angepasst. Der d31-Koeffizient beschreibt das Verhältnis aus mechanischer Dehnung zur dazu senkrechter Ladungsänderung eines Kristalls. Ein vorhandener Messaufbau wird auf seine Eigenschaften und Unsicherheitseinfluss für die Messung untersucht. Die Piezoproben, welche 6mm breit und 16mm bzw. 24mm lang sind, werden einseitig in einem Versuchsaufbau gehalten und Grund- und Deckelektrode kontaktiert. Ein an der anderen Seite der Probe positionierter Piezoaktor biegt diese periodisch. Die in der AlN-Schicht erzeugte Ladung wird über einen Ladungsverstärker gemessen. Aus dem mathematischen Modell wird der d31-Koeffizient bestimmt. Die Messunsicherheit wird exemplarisch für eine Messung berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse der Messung des piezoelektrischen Effektes werden mit elektrischen Messungen zur Bestimmung der Durchbruchfeldstärke und des spezifischen Widerstandes, sowie Messungen durch Röntgenbeugung, die Aussagen zur Kristallstruktur des AlN liefern und Oberflächencharakterisierungen mittels Rasterelektronenmikroskopie verglichen. Schlagwörter: Dünnschicht, AlN, d31 -Koeffizient, piezoelektrischer Effekt, XRD, REM, Durchbruchfeldstärke
Konzeption und Konstruktion eines modularen Spritzgießwerkzeugs zur Herstellung von Vorformlingen für das Blasformen. - 69 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2014
Hohlkörperverpackungen aus Kunststoff sind flexibel einsetzbar, kostengünstig herzustellen und recyclingfähig. Auf Grundlage dieser Nutzungseigenschaften haben sich diese Verpackungen in vielen Bereichen der Wirtschaft eingegliedert. Sie sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Im Haushalt werden sie für Lebensmittel genutzt in der Industrie als Speicher oder Transportbehälter für sämtliche Betriebsmittel. Um nicht nur der Funktion Genüge zu tun sondern auch ein ansprechendes Design zu erhalten, gibt es eine große Vielfalt an verschiedene Formen. Zur Ausprägung dieser Formvielfalt sind optimierte Preforms nötig, um die geforderten Nutzungseigenschaften zu erfüllen. Eine Optimierung der Preforms ist nach analytischer Auslegung durch Versuche fortzuführen und auszuweiten. Zur Zeit- und Kostenersparnis wird in dieser Arbeit ein Werkzeug entworfen, das eine zügige Anpassung der Formkavität erlaubt. In diesem Wechselwerkzeug kann eine Kavitätsänderung im eingebauten Zustand durchgeführt werden. Auf Grundlage eines modular aufgebauten Schichtsystems kann neben der Anpassung der Wechseleinsätze, eine Anpassung der Kavitätslänge erreicht werden. Die in dem Werkzeug erreichbare konturnahe Kühlung bleibt von der modularen Bauweise unberührt. Damit kann durch dieses Werkzeug eine Reduzierung der Kosten bereits in der Entwicklung stattfinden nicht erst in der Produktion.