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Entwicklung und Charakterisierung fluidmechanischer nachgiebiger Aktuatoren am Beispiel eines multifunktionalen Sauggreifers

Entwicklung und Charakterisierung fluidmechanischer nachgiebiger Aktuatoren am Beispiel eines multifunktionalen Sauggreifers von Griebel,  Stefan
Zum Greifen verschiedener Greifobjekte finden fluidmechanische nachgiebige Aktuatoren (FNA) auf Silikonbasis als Greifer zunehmend Verbreitung. Im Rahmen der Arbeit wird eine allgemeine Klassifikation für FNA vorgestellt. Die Entwicklung von FNA wird am Beispiel eines geschlossenen Sauggreifers detailliert beschrieben. Die Besonderheiten des Sauggreifers sind dessen greifobjektseitige Membran und dessen nichtlineare Federkennlinie, die zu einem Bewegungsverhalten mit Durchschlag führt. Einen wesentlichen Beitrag dieser Arbeit bilden die Formulierungen allgemeiner Vorgehensweisen für das Erreichen festgelegter FNA-Kennwerte anhand ausgewählter Geometrie- und Materialparameter. Zudem werden prinzipielle Lösungen für die Implementierung einer stoffkohärenten sowie nachgiebigen Sensorik für FNA auf Silikonbasis vorgestellt. Durch die Gesamtschau der untersuchten FNA-Eigenschaften liefert die Arbeit einen Beitrag zu multifunktionalen FNA sowie auch zum Vorgehen bei deren Entwicklung.
Aktualisiert: 2021-01-26
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Digitale Assistenz für die Produktion

Digitale Assistenz für die Produktion von Metternich,  Joachim, Sträter,  Oliver
Gerade kleine und mittelständische Unternehmen (KMU) positionieren sich als flexible Problemlöser am Markt. Sie stehen vor der Frage, wie ihr Produktionssystem zu gestalten ist, um diesen konfliktären Kundenforderungen gerecht zu werden. Im Mittelpunkt ihrer hochflexiblen und dennoch effizienten Produktion stehen die Mitarbeitenden, welche sich schneller als jede Anlage auf Kundenwünsche einstellen und neue Aufgaben bewältigen können. Um in einem dynamischen Arbeitsumfeld diese menschliche Flexibilität optimal einzusetzen und gleichzeitig Fehlermöglichkeiten auszuschalten oder zu reduzieren, bieten sich digitale Assistenzsysteme an. Es stellt sich die Frage, wie sich v. a. KMU die Möglichkeiten der digitalen Assistenz erschließen können. Welche Funktionalitäten bieten unterschiedliche Systeme an? Wann sind sie angemessen? Wie groß ist der Nutzen ihres Einsatzes?
Aktualisiert: 2021-01-25
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Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Federn und Federelemente

Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Federn und Federelemente von FKM
Die FKM-Richtlinie für Federn und Federelemente - ist im Maschinenbau und in verwandten Bereichen der Industrie anwendbar, - beschreibt den statischen Festigkeitsnachweis, im Wesentlichen aber den Ermüdungsfestigkeitsnach-weis als Dauer-, Zeit- oder Betriebsfestigkeitsnachweis, - gilt vorrangig für Federn und Federelemente aus ölschlussvergüteten, patentiert gezogenen und korrosionsbeständigen Drähten mit Drahtdurchmes-sern von 1,0 bis 12,0 mm bzw. Federn und Federelemente aus vergütetem und korrosionsbeständigem Bandmaterial mit Bandstärken von 0,1 bis 2,0 mm, - gilt für torsions- und biegebeanspruchte Federn und Federelemente, vorzugsweise für Schraubendruckfedern, Schenkelfedern und Spiralfedern (nicht für Tellerfedern) und - gilt einheitlich für alle kaltgeformten Federn und Federelemente.
Aktualisiert: 2021-01-25
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Bearbeitung korrosionsbeständiger LDS-Schichten und deren tribologische Beurteilung

Bearbeitung korrosionsbeständiger LDS-Schichten und deren tribologische Beurteilung von Wenzel,  Maximilian
Seit einigen Jahren werden zur Gewichts‐ und Verbrauchsverringerung erfolgreich thermisch gespritzte Schichtsysteme als Zylinderlaufflächen eingesetzt. Diese dünnen Eisenbasisschichten ersetzen schwere Graugussbuchsen und weisen nach dem Honen eine geringe Rauheit mit einer als Schmierölreservoir dienenden Oberflächenporosität auf, die die Laufbahnreibung signifikant verringert. Aufgrund der hohen Wirtschaftlichkeit und Prozessstabilität eignet sich besonders das Lichtbogendrahtspritzen für die Großserienanwendung. Es wird erwartet, dass sich in Zukunft die Anforderungen an den Verbrennungsmotor ändern bzw. weiter steigen werden. Durch den Anspruch, den Kraftstoffverbrauch bzw. die CO2‐Emissionen weiter zu reduzieren, erhöhen sich auch die thermisch‐mechanischen Belastungen des Kurbelgehäuses durch z. B. eine Steigerung der Zünddrücke und höhere Abgasrückführraten. In Kombination mit neuen Kraftstoffen oder unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten, die erhöhte Anteile an Schwefel enthalten oder biologischen Ursprungs sind, erhöht sich auch die chemisch‐korrosive Belastung. Aus diesem Grund ist es ein Ziel der Motor‐ und Prozessentwicklung, neue korrosionsbeständige Spritzschichten zu qualifizieren, die nicht nur reibungsarm und verschleißfest, sondern auch korrosionsbeständig in einer chemisch aggressiven Umgebung sind.
Aktualisiert: 2021-01-25
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Einfluss der Werkstoffeigenschaften und der Verfahrensparameter auf die Ausbildung von mehrlagigen Ultraschall-Fügeverbindungen in Lithium-Ionen-Batterien

Einfluss der Werkstoffeigenschaften und der Verfahrensparameter auf die Ausbildung von mehrlagigen Ultraschall-Fügeverbindungen in Lithium-Ionen-Batterien von Rentsch,  Mario
Die Speicherung elektrischer Energie ist ein zentrales Thema für den Erfolg der Elektromobilität. Vielversprechend sind Speichersysteme, die auf der Lithium-Ionen-Technologie basieren. Eine großformatige Lithium-Ionen-Zelle besteht aus einem Mehrlagensystem von Anoden-, Separator- und Kathodenfolien, welche an den passenden Ableiter gefügt (Ultraschallfügen) und von einem lithiumhaltigen Elektrolyten umgeben sind. Die metallischen Trägerfolien auf Aluminium- und Kupferbasis durchlaufen ausgehend von ihrer Lagerung, der Elektrodenherstellung, über die Zellfertigung bis zur fertigen Batterie zahlreiche technologische Schritte. Bereits das Ausgangsgefüge der Metallfolien und die daraus resultierenden Eigenschaften bestimmen die Auswahl der Prozessparameter für die nachfolgende Fertigung. Zusätzlich ändern sich im Laufe des gesamten Produktionszyklus das Gefüge und die Eigenschaften der Folien maßgeblich. In Abhängigkeit von den Technologieschritten der Elektroden- und Zellfertigung wurden an den metallischen Trägerfolien und den Ableiterwerkstoffen Untersuchungen zu ihren Gefüge-Eigenschaftsveränderungen durchgeführt. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurden Werkstoffmodelle für das Ultraschallfügen der Mehrlagenstapel an den Ableiter entwickelt. An den hergestellten Fügeverbindungen wurden analog zu den Fügepartnern die mechanischen und elektrischen Eigenschaften bestimmt und bewertet. Damit wird das Verständnis werkstoffseitiger Einflussgrößen auf die Elektrodenfertigung und auf die Herstellung von mehrlagigen Ultraschallfügeverbindungen in großformatigen Lithium-Ionen-Zellen erweitert. Die Bedeutung einer gezielten Werkstoffauswahl für die Prozessstabilität zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien wird sichtbar.
Aktualisiert: 2021-01-22
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Prozesstechnik und Simulation des Hochgeschwindigkeitssuspensionsflammspritzens

Prozesstechnik und Simulation des Hochgeschwindigkeitssuspensionsflammspritzens von Plachetta,  Martin
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung des Hochgeschwindigkeitssuspensionsflammspritzens hin zu einem stabilen und robusten industrietauglichen Prozess. Entsprechend zielt der Ansatz der Arbeit darauf, das Verständnis der komplexen Abläufe im Spritzprozess zu verbessern und daraus geeignete Anpassungen des Prozesses zu entwickeln. Durch eine Untersuchung der Einflussfaktoren im Prozess (Injektor, Brennkammer, Suspension) wird ihre Auswirkung auf die Beschichtung und die Prozessstabilität herausgearbeitet. Die Arbeit gliedert sich in drei wesentliche Teile: Durch numerische Simulationen wird der Einfluss der Düsengeometrie auf die Gasströmungen und Temperaturverteilung innerhalb der Brennerdüse untersucht, insbesondere inwieweit Strömungsvektoren und Verweildauern einen Einfluss auf Ablagerungen von Beschichtungsmaterial innerhalb der Brennkammer haben können. Injektorkomponenten werden in Hinsicht auf Stabilisierung des Prozesses und eine verbesserte Handhabung durch einen modularen Aufbau hin optimiert. Abschließend werden die Auswirkungen dieser Änderungen am Modellsystem der Al2O3/ZrO2-Mischoxidschichten erprobt.
Aktualisiert: 2021-01-21
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Der Einfluss geometrischer Auslegungsparameter auf die Dynamik reibungsgedämpfter Turbinenschaufeln

Der Einfluss geometrischer Auslegungsparameter auf die Dynamik reibungsgedämpfter Turbinenschaufeln von Hüls,  Matthias, Wallaschek,  Jörg
Gasturbinen sind im Betrieb hohen thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Dabei steht insbesondere die hochzyklische Ermüdung (HCF) im Fokus, die durch selbst- oder fremderregte Schwingungen ausgelöst wird. Im kritischen Fall der Resonanz können die Schwingungsamplituden über gezielt eingebrachte Reibkontakte effektiv gemindert werden, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.In dieser Arbeit werden die bisher nur äußerst begrenzt behandelten Zusammenhänge zwischen den geometrischen Auslegungsparametern einer Turbinenschaufel und dem Schwingungsverhalten unter Reibungsdämpfung systematisch untersucht. Dazu wird eine geeignete Parametrisierung entwickelt und ein bestehendes mechanisches Modell zur Beschreibung nichtlinearer Schwingungen entsprechend in eine umfassende Simulationsprozesskette eingebettet. Zusätzlich wird eine auf Ersatzmodellen und statistischer Versuchsplanung beruhende Analysestrategie entwickelt, mit der die Haupt- und Interaktionseffekte der Systemparameter auf eine Ausgangsgröße quantifiziert werden können. Diese wird jeweils für Schaufelgeometrien mit Stützflügel und Unterplattformdämpfer verwendet, um den Einfluss der geometrischen Auslegungsparameter auf die statische Flächenpressung im Reibkontakt, die Resonanzamplitude der ersten Biegeschwingung sowie die dynamischen Spannungen zu bestimmen. Gas turbines are subject to large thermal and mechanical loads during operation. Above all, design is focused on high-cycle fatigue (HCF) which is caused by self or force-excited vibrations. For the critical case of resonance, the resulting amplitudes can be lowered effectively by introducing friction joints. This work investigates the relations between geometric turbine design parameters and the vibrational behavior under friction damping, as this topic is yet to be addressed thoroughly. For this purpose, an appropriate parametrization is developed and a well-proven mechanical model for non-linear vibration is embedded into a complex simulation toolchain. In addition to that, an analytical strategy based on surrogate modeling and design-of-experiment methods is developed which is used to quantify the main and interaction effects of design parameters onto a variety of outputs. The developed approach is applied to a turbine blade coupled by a snubber contact and a blade with underplatform damper. Consequently, the influence of geometric design parameters onto the static contact force in the friction joint, the resonance amplitude of the first bending mode and the dynamic stresses are systematically outlined.
Aktualisiert: 2021-01-20
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Modellbasierte Datenanalyse zur Identifikation logistischer Schwachstellen in Produktionsbereichen

Modellbasierte Datenanalyse zur Identifikation logistischer Schwachstellen in Produktionsbereichen von Härtel,  Lasse, Nyhuis,  Peter
Die Erreichung einer hohen logistischen Leistungsfähigkeit in Form einer hohen Termintreue, geringen Auftragsdurchlaufzeiten, geringen Beständen und einer hohen Anlagenauslastung gewinnt für produzierende Unternehmen zunehmend an strategischer Bedeutung. Oftmals erreichen die Unternehmen die eigenen oder marktseitigen Ansprüche an die logistische Leistungsfähigkeit jedoch nicht. Eine steigende Datenverfügbarkeit bietet das Potenzial, die Ursachen für entstehende logistische Zielabweichungen evidenzbasiert, anhand vorliegender Unternehmensdaten zu ermitteln, um zielgerichtete Gegenmaßnahmen ableiten zu können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird eine systematische Methodik zur datenbasierten Identifikation grundlegender logistischer Schwachstellen in Produktionsbereichen industrieller Unternehmen entwickelt. Zur Ermöglichung einer strukturierten Ursachenanalyse, werden die komplexen logistischen Ursache-Wirkungs-Beziehungen zunächst gesammelt und in Form von Ursachenbäumen systematisiert. Darauf aufbauend wird untersucht, wie mithilfe logistischer Modelle, grundlegender statistischer Analysen und geeigneter Kennzahlen eine zielgerichtete Ermittlung der wahrscheinlichen Ursachenpfade allgemeingültig und datenbasiert gelingen kann. Im Ergebnis liegt ein umfassender Leitfaden zur Analyse und Verbesserung der Gestaltung und Konfiguration von Produktionssystemen vor.
Aktualisiert: 2021-01-20
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