Herstellung, Eigenschaften und Potenziale aktueller Aluminiumschäume. - In: Tagungsband zum 19. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, (2017), S. 32
Die Natur zeigt uns in zahlreichen Konzepten wie das Thema Leichtbau mit einem zellularen Aufbau funktionieren kann. Die entsprechenden Strukturen von Pflanzen und Lebewesen weise eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei minimalem Gewicht auf. Als Beispiele seien hier Knochen (Spongiosa), Bambus und Korallen genannt. Zusätzlich kann mit Hilfe einer zellularen Struktur eine gute Absorption mechanischer Energie realisiert werden, beispielsweise bei der Schale von Pomelofrüchten. Die Natur zeigt uns in zahlreichen Konzepten wie Leichtbau funktionieren kann. Zellulare offen- und geschlossenporige Metalle bieten sich an diese positiven Eigenschaften in technischen Anwendungen zu übertragen. In Bereichen der Verkehrstechnik (beispielsweise Schienenfahrzeuge, Luft- und Raumfahrt), insbesondere auch im Automobilbau, ist seit Jahren die Emissionsreduzierung bzw. die Energieeinsparungen das oberste Ziel. Eine Lösung können hier gewichtsoptimierte Werkstoffe und Werkstoffsysteme anbieten. Neben der Substitution von beispielsweise Stahlwerkstoffen durch Aluminium- und Magnesiumlegierungen können poröse Metalle, insbesondere offen- und geschlossenporige Aluminiumschäume, eine innovative Alternative sein. Metallschäume zeigen gegenüber den Monomaterialien ein besseres Energie- und Dämpfungsvermögen sowie eine höhere spezifische Steifigkeit. Allerdings besitzen sie im Vergleich zum Vollmaterial geringere absolute Festigkeiten und zeigen eine stochastische Porenverteilung. Dadurch treten lokal unterschiedliche Materialkennwerte auf und eine FEM-Simulation zur Auslegung von Bauteilen wird erschwert. Das Einbringen von Partikeln oder Verstärkungsfasern (Glas-, Basalt- und Kohlenstofffasern) zu Aluminium-Matrix-Foam-Composites (AMFC) stellt eine Möglichkeit zur Beseitigung der Nachteile dar.
Herstellung und Eigenschaften von AMFC (Aluminium-Matrix-Foam-Composites) über die pulvermetallurgische Route. - In: Tagungsband 2. Niedersächsisches Symposium Materialtechnik, (2017), S. 457-466
Die Natur zeigt in zahlreichen Strukturkonzepten wie mit Hilfe von zellularen Materialien Leichtbau funktionieren kann. Dabei werden Strukturen von Pflanzen und Tieren auf eine hohe Steifigkeit und Festigkeit bei gleichzeitig geringem Eigenwicht erzielt. Des Weiteren kann mit Hilfe einer zellularen Struktur eine gute Absorption mechanischer Energien infolge von Stoßbelastungen realisiert werden, wie beispielsweise bei der Schale von Pomelofrüchten (Citrus Maxima). In der Technik wird dieses Konzept zunehmend aufgegriffen, bedarf aber anhaltender Verbesserung in Bezug u.a. auf die mechanischen Eigenschaften und die Energieabsorption, um einen Einsatz in und als Strukturbauteil zu ermöglichen. Geschlossenporige Aluminiumschäume weisen zwar eine gute Energieabsorption bei geringem Gewicht auf, zeigen aber Schwächen bei den mechanischen Eigenschaften auch in Abhängigkeit der stark unterschiedlichen Porengrößen. Insgesamt zeigen 31 Parameter einen Einfluss auf das Aufschäumverhalten von geschlossenporigem Aluminiumschaum. Der Viskosität der Aluminiumschmelze im Aufschäumprozess kommt dabei zukünftig eine besondere Bedeutung zu. In diesem Vortrag werden aktuelle Untersuchungen zur Herstellung über die pulvermetallurgische Route und zur Eigenschaftsoptimierung von AMFC (Aluminum-Matrix-Foam-Composite) vorgestellt.
Modelling mechanical properties of glass and basalt fiber filled thermoplastics. - In: 32nd Polymer Processing Society Annual Meeting 2016 (PPS-32), (2017), S. 1081-1085
Filaments and short fibers as fillers are one of the most common ingredients to thermoplastics modification in order to impact on mechanical properties of injection molded parts and maintain cost efficiency at minimum part weight. In this study, glass and basalt fibers are processed into a thermoplastic matrix to compare achievable mechanical property improvements as a result of fiber type, content, length and orientation in various plastic matrix materials. Fibers are processed into the thermoplastics matrix by a twin screw extruder, regranulated and then injection molded into components. Mechanical properties of these components are measured. Results of experimental studies are compared and correlated in order to derive quantitative relationships to be able to predict properties for different material combinations of glass and basalt fibers and a variety of thermoplastics. Major parameters of the model are fiber content, length and orientation as a result of processing conditions. Comparable to the CHAMIS laws, a relationship is established to predict achievable Young´s modulus and tensile strength for both types of fibers used. Based on the material model, a determination of required fiber content, length and orientation is feasible. The desired configuration of the compounded fiber filled material and its alteration in the injection molding process needs to be taken into account to assert the desired property enhancement in the injection molded part. The steps of the process are analyzed and methods to predict fiber length reduction during processing and resulting orientation are comprehended. The study will introduce ways to predict properties of fiber filled thermoplastics more accurately and thus allow comparing glass and basalt fiber effectiveness.
Molecular orientation and residual stresses impact on optical properties of plastic lenses. - In: 32nd Polymer Processing Society Annual Meeting 2016 (PPS-32), (2017), S. 983-987
The substitution of conventional materials such as glass for optical plastics offers a high potential for the realization of complex optical systems. Large-scale production processes in combination with high-grade optical parts can be realized by using an injection molding process. The processing of these plastics parts influences the optical properties due to the fact that physical effects occur during filling and cooling of the melt. In general, the optical properties can be differentiated in inner properties (refractive index, transmittance) and outer properties (surface, dimensional accuracy). Both influence and change the light path through the optical material. This work aims to analyze the processing of plastic lenses by tracing back the processing parameters to the occurring physical effects. In comparison to experiments and simulations, the difference between calculated and analyzed optical properties is presented in detail. For this purpose, lens-shaped test specimen were processed on an injection molding machine with different processing parameters. In the simulation program MOLDEX 3D, birefringence patterns, warpage and shrinkage were analyzed and compared to the experimental data applying polariscope for residual stresses and an integrating sphere for transmittance grade. Transmittance values of the lenses between 88 and 89, 1% were accomplished for a polycarbonate lense. By taking into account the correlation between processing parameters and optical properties, a forecast of birefringence and transmittance of plastic parts is possible.
Modeling approach for the degradation mechanisms of PLA resulting from processing. - In: 32nd Polymer Processing Society Annual Meeting 2016 (PPS-32), (2017), S. 471-475
Groove geometry and bulk material properties impacting on pressure build-up in single screw extruders. - In: 32nd Polymer Processing Society Annual Meeting 2016 (PPS-32), (2017), S. 265-269
System for automated cell cultivation and analysis. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 2 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-109:7
Influence of fiber length in basalt fiber filled thermoplastics on mechanical properties. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 9 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-032:5
Influence of fiber undulation on the mechanical properties of fiber reinforced plastics. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 12 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-030:0
Processing and quality of continuous fiber reinforced thermoplastic by direct extrusion. - In: Engineering for a changing world, (2017), insges. 8 S.
http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2017iwk-017:9