Hybride Werkstoffsysteme aus zellularen metallischen Werkstoffen und thermoplastischen Kunststoff für zukünftige multifunktional Anwendungen. - In: Tagungsband zum 15. Werkstofftechnischen Kolloquium in Chemnitz, (2012), S. 155-161
Zellulare Werkstoffe besitzen mit ihrem porösen Aufbau interessante Eigenschaften, die neue Anwendungsfelder bieten. Neben organischen bzw. keramischen zellularen Materialien ist vor allem die Klasse der zellularen metallischen Werkstoffe verstärkt in den Fokus der Forschung gerückt. Durch den porösen Aufbau zeigen diese Werkstoffe sehr kleine relative Dichten und eignen sich hervorragend für die Verwendung im Leichtbau. Zudem bietet der poröse Aufbau Anwendungen als Energieabsorptionsmaterial. Es gibt zwei Klassen zellularer metallischer Werkstoffe - offen- und geschlossenporig. Durch unterschiedliche Herstellungsbedingungen (schmelz- oder pulvermetallurgisch) können heutzutage serientechnisch unterschiedliche Metalle verarbeitet werden. Vorwiegend werden Aluminium und dessen Legierungen zu porösen Schaumstrukturen verarbeitet. Eine homogene Porenverteilung ist hierbei Hauptvoraussetzung für gleichverteilte mechanische und funktionelle Eigenschaften. Eine zusätzliche Schutzhülle in Form thermoplastischer Kunststoffe, die in Vorversuchen über einen Umschmelzvorgang appliziert wurde, steht lokalen plastischen Verformungen der inhomogenen Struktur der Metallschäume entgegen. Hier können Hybridverbunde aus zellularen metallischen Werkstoffen mit einer Kunststoffummantelung eine effiziente und anwendungsnahe Lösung darstellen. Vor allem die mechanischen Eigenschaften dieser Metallschaum-Hybrid-Verbunde steigen in hohem Maße gegenüber den Monomaterialien und bieten daher neue Anwendungsgebiete im Bereich des Leichtbaus bzw. einen Einsatz als Energieabsorptionsmaterials.
Grundlagenuntersuchung der Wälzlagerdiagnose und Wälzlagerschmierung am Einzelkomponentenprüfstand . - 76 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Diese Arbeit beschäftigt sich mit Körperschalluntersuchungen an Wälzlagern. Dazu wurde eine Recherche bezüglich Schwingungsmessung und Signalanalyse durchgeführt. In einem Dynamischen Lagerprüfstand wurde unter konstanten sowie dynamischen Drehzahlen Körperschall von Wälzlagern aufgenommen. Die Wälzlager wurden zuvor an Innen- und Außenring definiert geschädigt, mit dem Ziel, die Schäden durch Körperschallmessung zu identifizieren. Mit den gewonnenen Erkenntnissen der Recherche wurden verschiedene Analyseverfahren durchgeführt. Durch eine Auswertung in Form von Campbelldiagrammen und Hüllkurvenspektren wurde eine Fehleranalyse durchgeführt. Außerdem wurde in dieser Arbeit ein Minimalmengenschmiersystem zusammengestellt, um mittels Körperschall Schmierzustände von Wälzlager bewerten zu können.
Weiterentwicklung eine neuartigen Funktionselementes für leichtbau spezifische Anwendungen. - 102 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Funktionselemente sind zwingende Bestandteile jeder Fahrzeugkarosserie, da sie als Montagemöglichkeit für die Befestigung von Komfort- und Sicherheitsbedarf dienen. Diese Anbindungspunkte werden im klassischen Stahlbau mittels Schweißelementen realisiert. Für zukünftige Mischbaukarosserien mit nicht schweißbaren Werkstoffkombinationen und innenliegenden Klebstoffschichten muss jedoch ein neues Anbindungskonzept gefunden werden. Das druckluftbetriebene Setzen von Funktionsbolzen stellt hierbei eine vielversprechende Lösungsmöglichkeit dar. So ist es mit Hilfe des druckluftbetriebenen Setzens von Funktionsbolzen möglich, Gewindeträger schnell und auch auf artverschiedenen, nicht schweißbaren Werkstoffen zu fügen. Einseitig ausreichende Zugänglichkeit der Fügestelle und der Verzicht auf eine Bauteilvorbehandlung zeigen weiterhin das hohe Potential des druckluftbetriebenen Setzens von Funktionsbolzen. Ziel dieser Arbeit war daher die Weiterentwicklung des Funktionsbolzens für leichtbauspezifische Anwendungen und die Ableitung einer optimalen Bolzengeometrie. Hierfür wurde eine Analyse der Einflussfaktoren auf die Verbindungsfestigkeit durchgeführt und entsprechende Optimierungsmaßnahmen abgeleitet. Ferner wurden die Auswirkungen verschiedener Fertigungsverfahren der Bolzentypen und das Aufbringen einer Rändelung im Schaftbereich auf die Tragfähigkeit der Verbindung untersucht. Darüber hinaus wurde eine optische Korrosionsbewertung durchgeführt und der Einfluss einer korrosiven Belastung auf die Verbindungsfestigkeit analysiert. Abschließend wurde ein Prüfkonzept zur Bestimmung der Schwingfestigkeit erarbeitet, welches es im Anschluss an diese Arbeit ermöglicht, den Einfluss einer Rändelung auf dynamische Belastungen zu ermitteln.
Konstruktive Optimierung eines Schiebedachmoduls zur Implementierung eines Glasdeckels mit schaltbarer Transparenz im Bereich Entwicklung Karosserie. - 130 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Bereits seit der frühen Automobilentwicklung Anfang des 20. Jahrhunderts werden Glasscheiben in Fahrzeugen verbaut. Erstmals wurden Glasscheiben als transparenter Windschutz vor dem Fahrersitz verbaut. Spätestens seit Mitte der 20er Jahre waren Vollverglasungen sowohl bei Fahrzeugen mit geschlossenen Fahrgasträumen als auch bei hochwertigen Cabriolets Standard. In den vergangenen Jahren hat es, bedingt durch neue Technologien und dem Ziel nach mehr Sicherheit, Komfort und Qualität, immer mehr Verbesserungen und Neuerungen gegeben. So gibt es beispielsweise moderne Verbundsicherheitsverglasungen, die unter anderem wärme- und geräuschdämmende Eigenschaften, eine höhere Schlag- und Stoßfestigkeit, bei immer geringer werdendem Gewicht besitzen. Eine innovative Zusatzfunktion bei Verbundgläsern besteht in der Möglichkeit die Transmissionseigenschaften der Verglasung per "Knopfdruck" aktiv zu verändern. Ziel dieser Master-Thesis ist die Integration einer Verbundglasscheibe mit veränderbaren Transmissionseigenschaften in das Schiebedachmodul des Porsche Carrera. Dabei wird unter Berücksichtigung von definierten Kriterien eine Auswahl für eine geeignete Technologie im Schiebedachbereich erfolgen. Diese Kriterien befassen sich unter anderem mit der genauen Funktion der schaltbaren Transparenz, den Transmissionseigenschaften, der elektrischen- und der Verbrauchersicherheit. Nachdem die äußeren Randbedingungen für die Integration einer geeigneten schaltbaren Verglasung bekannt sind, wird die Konzeptphase gestartet. Darin werden verschiedene Kontaktierungskonzepte erarbeitet, um eine bestmögliche Energieversorgung der notwendigen elektrischen Bauteile zu gewährleisten. Dabei wird jedes Konzept hinsichtlich der Eingliederung in den vorhandenen Bauraum, der Funktion des Systems, des Fertigungs- und Kostenaufwandes und der Sicherheit näher betrachtet und beurteilt. Nach der Auswahl eines geeigneten Konzepts wird diese Variante detaillierter im CAD-Programm CATIA V5 ausgearbeitet. Abschließend wird ein Musteraufbau realisiert. Mit dem Musteraufbau werden Versuche durchgeführt, um die Funktion des entwickelten Entwurfs zu beurteilen und weitere Optimierungspotenziale aufzudecken.
Aufbau- und Justagekonzepte für kamerabasierende Fahrerassistenzsysteme. - 150 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Mit der Zielstellung das Fahrzeugfahren sicherer und komfortabler zu gestalten, entwickelt die Continental AG® innovative Fahrerassistenzsysteme für den internationalen Markt. Das immer größer werdende Spektrum der Assistenzsysteme für die aktive und passive Fahrersicherheit erfordert zuverlässige und kompakte Sensoren um die Fahrzeugumgebung hinreichend genau zu erfassen. Neben Infrarot- und Radarsensoren gewinnen kamerabasierte Assistenzsysteme dabei zunehmend an Bedeutung. Diese können eine Vielzahl von Funktionen (z. B. Verkehrszeichenerkennung) durch Auswertung der Bilddaten realisieren. In der vorliegenden Arbeit wird das aktuelle Aufbau- und Justagekonzept der Fahrerassistenzkamera MFC300® vorgestellt und mit Blick auf die Toleranzen des Systems analysiert. Dabei werden die Toleranzketten arithmetisch und statisch aufgestellt und berechnet. Basierend auf der Toleranzanalyse werden die kritischen Stufen des Aufbau- und Justagekonzepts aufgezeigt. Weiterhin enthält die Arbeit eine Patentrecherche um einen Überblick über bestehende Kamerakonzepte zu gewinnen und das aktuelle Konzept mit dem Wettbewerb vergleichen zu können. Ausgehend von den Ergebnissen, werden alternative oder optimierte Aufbau- und Justagekonzepte entwickelt und bewertet.
Charakterisierung einer hochfesten Aluminiumlegierung AA7021 auf das Korrosions- und Crashverhalten für die Anwendung im Automobilbau. - 84 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Im Rahmen dieser Bachelorthesis wird die höchstfeste Aluminiumknetlegierung AA7021 bzgl. ihrer Korrosionsbeständigkeit und Crashtauglichkeit überprüft und entsprechend charakterisiert. Die Legierung wird mit unterschiedlichen Blechvarianten (Monoblech, walzplattiertes Blech) und Wärmebehandlungsarten (T4, T79) untersucht. Im ersten Abschnitt der Thesis werden die Prüfbleche nach dem Durchlaufen unterschiedlicher Korrosionstests (KWT-DC, VDA, CASS) makroskopisch und mikroskopisch analysiert. Hierbei liegt der Prüfungsschwerpunkt auf den Korrosionserscheinungen (insbesondere der Spannungsrisskorrosion) und dem Vergleich der Korrosionsausprägung zwischen Blechen mit und ohne eine Walzplattierung. Der zweite Abschnitt befasst sich mit den Crasheigenschaften der verschiedenen Blechvarianten der AA7021. In diesem Versuchsteil erfahren die clinchgeklebten Doppelhutprofile den quasistatischen Stauch- sowie den Drei-Punkt-Biegeversuch. Der Fokus liegt hierbei auf der maximalen Festigkeit, dem Energieabsorptionsvermögen und dem Rissverhalten der Profile. Letzterem werden zwei werkstofftechnische Kennwerte (Biegewinkel, Bruchdehnung) gegenübergestellt und auf evtl. Korrelationen überprüft. Die Ergebnisse der Korrosionsuntersuchungen veranschaulichen die Schutzwirkung der Walzplattierung vor Spannungsrisskorrosion im Grundmaterial, mit Ausnahme der Bereiche an den Blechrändern. Des Weiteren ist eine Richtungsabhängigkeit der Spannungsrisskorrosion festzustellen, sowie Loch- bzw. Muldenkorrosion bei allen Blechvarianten. Im Falle der Crashtauglichkeit wurde deutlich, dass die Legierung AA7021 Potenzial für die Anwendung hat, wobei die Monobleche ein besseres Rissverhalten aufweisen als die walzplattierte Variante. Korrelationen zwischen dem Rissverhalten und den mechanischen Kennwerten konnte nicht festgestellt werden, sodass sich keine aussagekräftigen Rückschlüsse auf die Crasheigenschaften der Legierung ziehen lassen.
Erarbeiten einer Korrelation zwischen Freibewitterung und Sonnensimulation für das neue System Magic Sky Control. - 77 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Der Wunsch der Fahrzeughersteller nach einer schnellen Möglichkeit, die Alterung von Fahrzeugbauteilen und Bauteilkomponenten bestimmen zu können, steigt stetig. Für das Bestimmen der Alterungsbeständigkeit werden Kurzzeitbewitterungsverfahren und die Freibewitterung verwendet. In dieser Arbeit werden die Grundlagen und die Vorgehensweise zur Erstellung einer Korrelation beschrieben und für das Magic Sky Control angewendet. Für die Korrelation werden die Prüfteile in der Freibewitterung in drei Klimazonen und in der zeitraffenden Laborbewitterung Sonnensimulation gelagert. Für die Korrelation werden vier Methoden beschrieben und für das Magic Sky Control angewandt. Die beste Methode wird anschließend mittels eines Bewertungsverfahrens ermittelt. Mit dem Korrelationsfaktor kann die Prüfdauer abgeschätzt werden, wann eine bestimmte Schadensgrenze erreicht wird.
Untersuchung zur Energieabsorption an Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien. - 76 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
In dieser Bachelorarbeit wurden die Grundlagen für eine Prüfmethode mit Hilfe von Druckstempeln an Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien erarbeitet, um durch diese Energieabsorptions-Kenndaten bestimmen zu können. Dafür wurden zunächst Vorversuche an Aluminiumschaum durchgeführt, um den Einfluss der Stempeldruckfläche und der Stauchungsrate auf die Messung zu analysieren, zusätzlich konnte die Prüfmethode genauer untersucht werden. Anschließend wurden Stempeldruckuntersuchungen an den Hybridmaterialien durchgeführt und die Energieabsorptionsfähigkeit bestimmt. Bei der Auswertung der Versuche zeigte sich, die gegenüber reinem Metallschaum erwartete, deutlich gesteigerte Fähigkeit der Kunststoff-Metallschaum-Hybridmaterialien, Energie durch plastische Verformung absorbieren zu können. Die Stempeldruckprüfung ist gut dafür geeignet, die speziellen Eigenschaften der Hybridproben darzustellen. Bei Anwendung der Methode werden die Proben allerdings nicht durch reine Druck-, sondern mit einer speziellen kombinierten Belastung gestaucht, wodurch die Vergleichbarkeit der Kenndaten eingeschränkt wird.
Entwicklung und Konstruktion eines Spin-Prüfstands zur mechanischen High-Speed-Absicherung von Reifenventilen. - 125 S. Ilmenau : Techn. Univ., Masterarbeit, 2012
Die Fahrsicherheit eines Kraftfahrzeugs ist in hohem Maße von einem korrekt eingestellten Reifenfülldruck abhängig. Zudem wirkt er sich auf das Komfort- und Umweltverhalten eines Fahrzeugs aus. Die aktuelle europäische Gesetzeslage schreibt daher einen flächendeckenden Einsatz von Reifendruckkontrollsystemen ab dem 01.11.2012 mit neuer EG-Typengenehmigung vor. Die mechanische Belastung eines Ventils vor allem mit Reifendruckkontrollsensoren ist bei High-Speed (>210 km/h) extrem hoch. Bisher war eine mechanische Hochgeschwindigkeitsabsicherung nur per Fahrversuch oder beim Lieferanten möglich. Ziel dieser Arbeit ist es, einen Prüfstand zu entwickeln, der mechanische Belastungen an Reifenventilen simulieren kann. Zur Erstellung verschiedener Konzepte wird eine Situationsanalyse durchgeführt und anschließend eine Anforderungsliste erstellt. Eine Bewertungsanalyse vereinfacht die Auswahl des richtigen Konzeptes. Darauffolgend wird eine Sicherheitsanalyse nach DIN EN 1050 durchgeführt. Ein Programmablaufplan für die Ansteuerung über ein SPS-System (Speicherprogrammierbare Steuerung) schließt diese Arbeit ab.
Untersuchung des Einflusses einer Wärmebehandlung auf das Umformpotential der hochfesten Aluminiumlegierung AA7021 im Automobilbau. - 86 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2012
Aufgrund des Klimawandels und gestiegener Energiepreise, sind in den letzten Jahren die Themen Umweltfreundlichkeit und Energieeffizienz zunehmend in den Fokus des öffentlichen Interesses gerückt. In Rahmen verschiedener Abkommen hat sich ein Großteil der Weltstaaten darauf geeinigt, die Treibhausgasemissionen (z.B. CO2) drastisch zu senken. Auch die Automobilindustrie ist verpflichtet, den Treibstoffverbrauch deutlich zu verringern. Die Reduzierung des Fahrzeuggewichts durch Leichtbau, insbesondere durch Werkstoffleichtbau, spielt eine wichtige Rolle. Großes Potential hat dabei der Einsatz von Aluminiumlegierungen. Diese zeichnen sich vor allem durch ihre sehr gute spezifische Festigkeit und Recyclingfähigkeit aus. Im Bereich der Blechumformung ist der Einsatz von Aluminium jedoch bis heute durch die werkstoffbedingten Grenzen der Umformbarkeit eingeschränkt. Durch den Einsatz von Wärme vor oder während der Blechumformung können diese Verfahrensgrenzen erweitert werden. Dadurch kann die Komplexität der darstellbaren Blechformteile erhöht werden. Im Rahmen der Bachelorarbeit wird der Einfluss einer Wärmebehandlung auf das Umformpotential der hochfesten Aluminiumlegierung EN AW-7021 untersucht. Schwerpunkt ist die systematische Betrachtung von zwei verschiedenen Prozessketten (ein- bzw. zweistufiger Umformprozess). Dazu wird der Einfluss verschiedener Temperaturen und Prozessabläufe auf die mechanischen Eigenschaften und Umformbarkeit untersucht. Die Charakterisierung des Umformpotentials erfolgt über Zugversuche (Dehngrenze Rp0,2 und Bruchdehnung A80) und Plättchenbiegeversuche (Biegewinkel α). Des Weiteren wird die Auswirkung von unterschiedlichen Erwärmungstechnologien (Ofenerwärmung, induktive Erwärmung) untersucht. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass insbesondere mittels des einstufigen Umformprozesses bei hohen Temperaturen, die Umformbarkeit im Vergleich zur Kaltumformung um bis zu 100 % gesteigert werden kann. Zwischen den beiden Erwärmungstechnologien sind nur geringe Unterschiede festzustellen.