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Neue Schweißfunktionalität in Creo 4 mit den daraus entstehenden Vorteilen zur Simulation: Beurteilung der Schweißnähte nach FKM mit Creo Simulate und Ansys Workbench
No full textDurch die neue Schweißfunktionalität in Creo 4, welche es ermöglicht Schweißnähte als Volumengeometrie zu modellieren, entstehen viele neue Möglichkeiten zur Berechnung der Spannungen innerhalb der Schweißnähte.
Damit einhergehend entstehen neue Möglichkeiten zur Berechnung und Evaluierung dieser Schweißnähte nach den Richtlinien der FKM.
Die Berechnung anhand der FKM-Richtlinien soll hierbei anhand der zwei Simulationstools Creo Simulate und Ansys Simulation dargestellt werden
Entwicklung eines zwangläufigen Schneid- und Fixiersystems für den Einsatz in einem Tapelegekopf
Get PDFIm Rahmen des Bundesxzellenzclusters MERGE EXC 1075 an der TU Chemnitz erfolgte die Entwicklung einer neuartigen großserientauglichen Technologie zur Herstellung faserverstärkter Thermoplastbauteile. Für die Demonstration der Technologie wurde eine Pilotanlage realisiert, die zum Ablegen des Thermoplasttapes über eine Verlegeeinheit – einen sog. Tapelegekopf – verfügt. Mit Abschluss des Legeprozesses wird das Halbzeug, das aus einer angebremsten Spule abgezogen wird, abgeschnitten und der Prozess wird von neuem begonnen.
Für das Schneiden des Materials haben Voruntersuchungen gezeigt, dass konturierte Klingen erforderlich sind, um ein Verlaufen des Bandes zu vermeiden. Darüber hinaus hat sich als zweckmäßig erwiesen eine zusätzliche Fixierung vorzunehmen. Dies verbessert die Schnittqualität und Zuverlässigkeit des Systems.
Aufgrund enger Bauraumrestriktionen wurde entschieden die Schneidbewegung und das Fixieren zwangläufig synchronisiert auf einen Antrieb zurück zu führen. Hierfür wurden zwei ungleichmäßige Rastgetriebe synthetisiert, ausgelegt sowie in weiteren Entwicklungsstufen auskonstruiert, gefertigt und getestet.
Mit der Inbetriebnahme des Gesamtanlagensystems erfolgte ebenfalls der Funktionsnachweis dieses mechanisch zwangläufigen Schneidsystems, das im Rahmen des Vortrags vorgestellt wird.
Diese Arbeiten entstanden im Rahmen des Bundesexzellenzclusters EXC 1075 „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen“ und wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Die Autoren danken für die finanzielle Unterstützung
Properties of timebased local OctoMaps
Get PDFAutonomous navigation of our rough-terrain rovers implies the need of a good representation of their near surrounding. In order to archive this we fuse several of their sensors into one representation called OctoMap. But moving obstacles can produce artefacts, leading to untraversable re- gions. Furthermore the map itself is increasing in size while discovering new places. Even though we are only interested in the near surrounding of the rovers. Our approach to these problems is the usage of timestamps within the map. If a certain region was not updated within a given interval, it will be set to free space or deleted from the map. This first option is an existing solution and the second option reflects our new alternative
Inkjet printing of photonic structures and thin-film transistors based on evaporation-driven material transportation and self-assembly
Get PDFInkjet printing has emerged from a digital graphic arts printing technology to become a versatile tool for the patterned deposition of functional materials. This thesis contributes to the research in the area of functional inkjet printing by focusing on two different topics: (i) inkjet printing of colloidal suspensions to study the principles of deposit formation and to develop deposits with photonic properties based on self-assembly, and (ii) the development of a reliable manufacturing process for all-inkjet-printed thin-film transistors, highlighting the importance of selection of materials and inks, print pattern generation, and the interplay between ink, substrate and printing conditions.
(i) Colloidal suspensions containing nanospheres were applied as ink formulation in order to study the fundamental processes of layer formation and to develop structures with periodically arranged nanospheres allowing the modulation of electromagnetic waves. Evaporation-driven self-assembly was found to be the main driver for the formation of the final deposit morphology. Fine-tuning of inkjet process parameters allows the deposition of highly ordered structures of nanospheres to be arranged as monolayer, multilayer or even three-dimensional assemblies with a microscopic spherical shape.
(ii) This thesis demonstrates the development of a manufacturing process for thin-film transistors based on inkjet printing. The knowledge obtained from the study with the colloidal nanospheres is used to generate homogeneous and continuous thin films that are stacked well-aligned to each other to form transistors. Industrial printheads were applied in the manufacturing process, allowing for the up-scaling of the manufacturing by printing of several thousands of devices, and thus the possibility to study the process yield as a function of printing parameters. The discrete droplet-by-droplet nature of the inkjet printing process imposes challenges on the control of printed patterns. Inkjet printing of electronic devices requires a detailed understanding about the process and all of the parameters that influence morphological or functional characteristics of the deposits, such as the selection of appropriate inks and materials, the orientation of the print pattern layout to the deposition process and the reliability of the inkjet process.:Bibliography II
Abstract III
Preface and acknowledgements IV
On the major results and novelty of the thesis VII
Table of contents VIII
List of abbreviations and symbols X
List of figures XII
List of tables XX
1 Introduction 1
2 Fundamentals 6
2.1 Inkjet printing – an overview 6
2.2 Piezoelectric inkjet technology and a historical overview of inkjet printing 10
2.3 Pattern and film formation in inkjet printing under the scheme of self-assembly 20
2.4 Inkjet printing of colloidal nanospheres 27
2.5 Spherical colloidal assemblies 29
2.6 All-inkjet-printed thin film transistors 31
3 Experimental section 35
3.1 Inkjet printing systems and accessories 35
3.2 Inks and substrates 38
3.3 Print patterns 43
3.4 Post-processing 46
3.5 Optical, morphological and functional characterization 47
4 Inkjet printing of colloidal nanospheres: Evaporation-driven self-assembly based on ink-substrate interaction 49
4.1 Single droplet deposit morphology: Interaction of substrate and ink 49
4.2 Optical properties of inkjet-printed single droplet monolayers and multilayers 54
5 Inkjet printing of colloidal nanospheres: Evaporation-driven self-assembly of SCAs independent on substrate properties 58
5.1 Inkjet printing of spherical colloidal assemblies and their identification 58
5.2 Fine-tuning of the waveform applied to the printhead 60
5.3 Interaction of substrate and ink 66
5.4 Structures, morphologies and materials of SCAs 68
5.5 Optical properties of SCAs 76
6 Inkjet printing of TFTs: Process development and process reliability 80
6.1 Influence of print layout design 80
6.2 Selection of materials and inks 91
6.3 Manufacturing workflow and electrical TFT parameters 108
6.4 Manufacturing yields and failure origins 113
7 Summary and conclusion 124
References 127
Documentation of authorship and contribution of third persons 149
List of publications 151
APPENDIX A Formation of colloidal hemispheres on hydrophobic PTFE substrates 161
APPENDIX B Inkjet-printed higher-order cluster with N < 100 using BL280 162
APPENDIX C Inkjet-printed SCAs based on BS305 with similar sizes and inkjet-printed SCA based on PSC221 163
APPENDIX D Microreflectance spectra of SCAs and the processing of the spectra using the Savitzky-Golay filter with a second-order polynomial and a moving window of 100 data points 164
APPENDIX E Waveform, drop ejection and photographs of the printed patterns of Sun Chemical EMD5603 and UTDots UTDAgIJ1 165
APPENDIX F Smoothening of profiles obtained by profilometry of EMD5603 and UTDAgIJ1 and dependency of print resolution of layer height 166
APPENDIX G Percentage of area increase based on a 4 mm x 4 mm digital print pattern using the ink Harima NPS-JL and influence of print resolution and post-treatment temperature on sheets resistance 168
APPENDIX H Cross-sectional view of a TFT stack printed with the dielectric Sun Chemical EMD6415 that shows high layer thickness due to ink contraction after the deposition as presented in Figure 46 169
APPENDIX I Influence of printing parameters on the dielectric layer applied in the TFT 170
APPENDIX J Reduction of channel length by decreasing the S-D electrode channel length in the print pattern layout 17
Reaching High Availability in Connected Car Backend Applications
Get PDFThe connected car segment has high demands on the exchange of data between the car on the road, and a variety of services in the backend. By the end of 2020, connected services will be mainstream automotive offerings, according to Telefónica - Connected Car Industry Report 2014 the overall number of vehicles with built-in internet connectivity will increase from 10% of the overall market today to 90% by the end of the decade [1]. Connected car solutions will soon become one of the major business drivers for the industry; they already have a significant impact on existing solutions development and aftersales market.
It has been more than three decades since the introduction of the first software component in cars, and since then a vast amount of different services has been introduced, creating an ecosystem of complex applications, architectures, and platforms. The complexity of the connected car ecosystem results into a range of new challenges. The backend applications must be scalable and flexible enough to accommodate loads created by the random user and device behavior. To deliver superior uptime, back-end systems must be highly integrated and automated to guarantee lowest possible failure rate, high availability, and fastest time-to-market.
Connected car services increasingly rely on cloud-based service delivery models for improving user experiences and enhancing features for millions of vehicles and their users on a daily basis. Nowadays, the software applications become more complex, and the number of components that are involved and interact with each other is extremely large. In such systems, if a fault occurs, it can easily propagate and can affect other components resulting in a complex problem which is difficult to detect and debugg, therefore a robust and resilient architecture is needed which ensures the continuous availability of system in the wake of component failures, making the overall system highly available.
The goal of the thesis is to gain insight into the development of highly available applications and to explore the area of fault tolerance. This thesis outlines different design patterns and describes the capabilities of fault tolerance libraries for Java platform, and design the most appropriate solution for developing a highly available application and evaluate the behavior with stress and load testing using Chaos Monkey methodologies
A web-based application for data visualisation and non-linear regression analysis including error calculation for laboratory classes in natural and life sciences
Get PDFIn practical laboratory classes students traditionally receive data by reading from a measurement device (ruler, clock, voltmeter, etc.) or digitally as files in exchange formats such as CSV (comma separated value). In many cases these data have to be processed later using non-linear regression, here referred to as curve fitting. Therefore, analog data first have to be digitalised and imported to a data analysis and visualisation program, which is often commercial and requires installation. In this paper we present an alternative concept fusing open-source community tools into a single page web application facilitating data acquisition, visualisation, analysis via non-linear regression and further post processing usable for error calculations. We demonstrate the e-learning potential of this web application accessible at curvefit.tu-chemnitz.de in the context of acquired data as typically obtained in physical laboratory classes from undergraduate studies. A prototype workflow for the topic 'specific electric resistance determination' is presented along with a technical description of the basic web technology used behind. Restrictions, such as limited portability or cumbersome ways to share results electronically between student and supervisor as occurring in traditional software applications are overcome by enabling export via URL.
The discussion is complemented by thorough comparison of curve fitting web applications with focus on their capability to be adaptable to user-specific models (equations) as faced by (undergraduate) students in the context of their education in laboratory classes in natural and life sciences, such as physics, biology and chemistry
'Denk' mit, denk' nach! Mittelalter-Rezeption in deiner Stadt'
Get PDFHandreichung für Lehrer der Sekundarstufe II zur Einführung in das Wissenschaftliche Arbeiten (mit Materialien). Grundlage der Handreichung ist ein interdisziplinäres Projekt, das sich mit der Rezeption des Mittelalters in der Stadt Chemnitz auseinandergesetzt hat. In diesem Rahmen sind Komplexe Lernleistungen und Besondere Lernleistungen entstanden
Haftmechanismen kaltgasgespritzter Aluminiumschichten auf keramischen Oberflächen
No full textAluminiumschichten werden durch Kaltgasspritzen auf fünf verschiedene poly- und monokristalline keramische Werkstoffe (Al2O3 , AlN, SiC, Si3N4 , MgF2 ) appliziert. Dabei erfolgt eine Variation der Substrattemperatur und der Partikelgröße. Ausgewählte Proben werden einer nachfolgenden Wärmebehandlung unterzogen. Die im Fokus der Arbeit stehende Erforschung der an der Grenzfläche zwischen Aluminium und Keramik wirkenden Haftmechanismen erfolgt sowohl mithilfe einer mechanischen Charakterisierung (Stirnzugversuche) als auch durch verschiedene mikroskopische, spektroskopische und hochauflösende Methoden. Die Bewertung der Untersuchungsergebnisse zeigt, dass im Allgemeinen ein Anstieg der Haftzugfestigkeit mit steigender Substrat- und Wärmebehandlungstemperatur sowie mit zunehmender thermischer Effusivität des Substratwerkstoffs zu verzeichnen ist. Eine vergleichbare Auswirkung hat innerhalb bestimmter Grenzen die Zunahme der Partikelgröße. Mit der Heteroepitaxie wird neben der mechanischen Verklammerung ein weiterer wichtiger Haftmechanismus kaltgasgespritzter metallischer Schichten auf keramischen Substraten identifiziert. Die Ausbildung von quasiadiabatischen Scherbändern und statische Rekristallisationsprozesse wirken dabei als wichtige begleitende Mechanismen. Als Nachweis für heteroepitaktisches Wachstum ist die Existenz von (annähernd) parallelen, senkrecht oder geneigt zur Grenzfläche stehenden Ebenenpaaren, die eine geringe Gitterfehlanpassung aufweisen, zu werten. Der Vergleich mit PVD-Schichten zeigt, dass in Bezug auf die Orientierung von Gitterebenen verschiedene Mechanismen der Heteroepitaxie existieren, die von der atomaren Mobilität des Beschichtungswerkstoffs bestimmt werden
Vibrational properties of epitaxial silicene on Ag(111)
No full textThis dissertation works out the vibrational properties of epitaxial silicene, which was discovered by Vogt et al. in 2012 by the epitaxial synthesis on the silver substrate. Its two-dimensional (2D) character is modified in comparison to the free-standing silicene due to its epitaxial nature, since the underlying substrate alters the physical properties of silicene as a result of the strong hybridization of the electronic levels of the substrate and adlayer. The growth of silicene layers is complicated by the sensitivity of the Si structures to the experimental conditions, mainly temperature, resulting in the formation of several seemingly different surface reconstructions. Another Si structure appears on the Ag surface at a supramonolayer coverage. The Raman spectroscopy was utilized to understand the relation between different Si structures and reveal their origin as well as to investigate the phonon-related physical properties of two-dimensional Si sheets.
The central core of this work is the growth and characterization of these 2D silicene monolayers on the Ag (111) surface as well as the formation of silicene multilayer structures. The characterization of these materials was performed using in situ surface-sensitive measurement methods such as Raman spectroscopy and low-energy electron diffraction under ultra-high vacuum conditions due to high chemical reactivity of epitaxial silicene. Additional characterization was done ex situ by means of scanning force microscopy. The experimentally determined spectral signature of the prototypical epitaxial (3x3)/(4x4) silicene structure was confirmed by ab initio calculations, in collaboration with theory groups. The Raman signatures of the other 2D and 3D Si phases on Ag (111) were determined which allowed us to provide a clear picture of their formation depending on the preparation conditions.
The monitoring of the silicene multi-layer growth yielded the vibrational signature of the top layer, reconstructed in a (√3x√3) fashion. It was compared to the inverse, (√3x√3)-Ag/Si(111), system showing the vast amount of similarities, which suggest that the (√3x√3) reconstruction belong to the silver layer. The chemical and physical properties of this surface structure additionally strengthen this equivalence.
The possibility of functionalization of epitaxial silicene was demonstrated via exposure to the atomic hydrogen under UHV conditions. The adsorbed hydrogen covalently bonds to the silicene lattice modifying it and reducing its symmetry. As shown by Raman spectroscopy, such modification can be reversed by thermal desorption of hydrogen. The excitation-dependent Raman measurements also suggest the change of the electronic properties of epitaxial silicene upon hydrogenation suggesting that its originally semi-metallic character is modified into a semiconducting one.Die experimentellen Forschungsarbeiten zum Thema Silicen basieren auf den 2012 von Vogt et al. durchgeführten Untersuchungen zu dessen Synthese auf Silbersubstraten. Diese Untersuchungen lieferten die Grundlage, auf der zweidimensionales (2D) epitaktisches Silicen sowie weitere 2D Materialien untersucht werden konnten. In den anfänglichen Arbeiten konnte dabei gezeigt werden, dass sich die Eigenschaften von epitaktischem Silicen gegenüber den theoretischen Vorhersagen von frei-stehendem Silicen unterscheiden. Darüber hinaus verkomplizieren sich die experimentellen Untersuchungen dieses 2D Materials, da auf dem Ag(111) Wachstumssubstrat sechs verschiedene 2D Si Polytypen existieren. Eine detaillierte Darstellung dieser Untersuchungen findet sich in dem einführenden Kapitel der vorliegen Promotionsschrift. Der zentrale Kern dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem Wachstum und der Charakterisierung dieser 2D Silicen Monolagen auf Ag(111) Oberflächen sowie der Bildung von Silicen- Multilagen Strukturen. Die Charakterisierung dieser Materialien wurde in situ mit oberflächenempfindlichen Messmethoden wie der Raman Spektroskopie und der niederenergetischen Elektronenbeugung unter Ultrahochvakuum-Bedingungen durchgeführt. Eine zusätzliche Charakterisierung erfolgte ex situ mittels Raster-KraftMikroskopie. Die experimentell bestimmte spektrale Raman-Signatur der prototypischen epitaktischen (3x3)/(4x4) Silicene Struktur wurde durch ab initio Rechnungen, in Zusammenarbeit mit Theoriegruppen, bestätigt. Durch diesen Vergleich wir die zweidimensionale Natur der epitaktischen Silicen-Schichten vollständig bestätigt, wodurch andere mögliche Interpretationen ausgeschlossen werden können. Darüber hinaus wurden die Ramans-Signaturen der weiteren 2D und 3D Siliziumphasen auf Ag(111) bestimmt, wodurch sich ein klares Bild der Bildung dieser Strukturen in Abhängigkeit von den Präparationsbedingungen ergibt. Um die Möglichkeit der Funktionalisierung von Silicen und der weiteren 2D Si Strukturen zu testen, wurden diese unter UHV Bedingungen atomarem Wasserstoff ausgesetzt. Durch die Bindung zu den Wasserstoffamen wird die kristalline Struktur der Silicen-Schichten modifiziert und die Symmetrie reduziert, was sich deutlich in der spektralen Raman-Signatur zeigt. Wie mittels Raman Spektroskopie gezeigt werden konnte, kann diese Modifikation durch thermische Desorption des Wasserstoffs rückgängig gemacht werden, ist also reversibel. Raman Messungen mit verschiedenen Anregungswellenlängen deuten darüber hinaus auf die Änderung der elektronischen Eigenschaften der Silicen-Schichten durch die Hydrierung hin. Der ursprüngliche halbmetallische Charakter der epitaktischen Silicen-Schicht geht möglicherweise in einen halbleitenden Zustand über. Das Wachstum von Silicen Multilagen wurde ebenfalls mit in situ Ramanspektroskopie verfolgt. Die sich dabei ergebene Raman-Signatur wurde mit der Raman-Signatur von Ag terminiertem Si(111) verglichen. Hier zeigen sich große Ähnlichkeiten, die auf eine ähnliche atomare Struktur hindeuten und zeigen, dass Ag Atome für die Ausbildung der Oberflächenstruktur während des Wachstums der Si-Lagen verantwortlich sind. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften dieser Struktur bestärken zusätzlich diese Äquivalenz
Das Korridorverfahren im Kommunalen Finanzausgleich
Get PDFIn diesem Beitrag wird das Korridorverfahren im vertikalen Finanzausgleich der Länder hinsichtlich seiner impliziten Eigenschaften analysiert. Ausgegangen wird hierbei von einer asymmetrischen Informationsstruktur, bei der die Kosten der Bereitstellung lokaler öffentlicher Güter nicht allgemein bekannt sind, ebenso wenig wie deren Umfang, Qualität und Struktur. Zwar setzt das Korridorverfahren die Kenntnis dieser Informationen seitens des Landes nicht voraus, es kann jedoch gezeigt werden, dass dieser vermeintliche Vorteil stets mit einer Reduktion des Erwartungswerts der Korridorverteilung unter das statistische Mittel der realen kommunalen Budgetdefizite erkauft wird, was auch für den Vergleich der entsprechenden Wachstumsraten gilt. Dazu nehmen wir eine Formalisierung des Korridorverfahrens vor, das in der Folge als generalisierte Verteilung einer transformierten Zufallsvariable interpretiert und in spezifische Wahrscheinlichkeitsverteilungen implementiert wird, was wiederum die exakte Bestimmung seiner charakteristischen Maße erlaubt. Als eine wesentliche Implikation der deduzierten Resultate ist zu konstatieren, dass das Korridorverfahren entgegen der Intention als Maß zur Bestimmung „der angemessenen Finanzausstattung“ der Kommunen im vertikalen Finanzausgleich nicht geeignet ist und die kommunale Aufgabenerfüllung in dynamischer Sicht in Frage steht