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Parameter Tuning for the NFFT Based Fast Ewald Summation
Get PDFThe computation of the Coulomb potentials and forces in charged particle systems under 3d-periodic boundary conditions is possible in an efficient way by utilizing the Ewald summation formulas and applying the fast Fourier transform (FFT). In this paper we consider the particle-particle NFFT (P2NFFT) approach, which is based on the fast Fourier transform for nonequispaced data (NFFT) and compare the error behaviors regarding different window functions, which are used in order to approximate the given continuous charge distribution by a mesh based charge density. Typically B-splines are applied in the scope of particle mesh methods, as for instance within the well-known particle-particle particle-mesh (P3M) algorithm. The publicly available P2NFFT algorithm allows the application of an oversampled FFT as well as the usage of different window functions. We consider for the first time also an approximation by Bessel functions and show how the resulting root mean square errors in the forces can be predicted precisely and efficiently. The results show that, if the parameters are tuned appropriately, the Bessel window function is in many cases even the better choice in terms of computational costs. Moreover, the results indicate that it is often advantageous in terms of efficiency to spend some oversampling within the NFFT while using a window function with a smaller support
Der Buchtrailer. Heuristische Überlegungen zu Typologie und Ästhetik einer kommerzialisierten Kunstform
Get PDFDer vorliegende Beitrag versucht neben einer Definition des Begriffs "Buchtrailer" sowie einer definitorischen Abgrenzung zu Nachbarformaten die typologische Problematik des Buchtrailers zu skizzieren.
Ferner werden anhand einzelner Paradigmen die Geschichte und Ästhetik des Buchtrailers umrissen
An Alkali Activated Binder for High Chemical Resistant Self-Leveling Mortar
Get PDFThis paper reports the development of an Alkali Activated Binder (AAB) with an emphasis on the performance and the durability of the AAB-matrix. For the development of the matrix, the reactive components granulated slag and coal fly ash were used, which were alkali activated with a mixture of sodium hydroxide (2 - 10 mol/l) and aqueous sodium silicate solution (SiO2/Na2O molar ratio: 2.1) at ambient temperature. A sodium hydroxide concentration of 5.5 mol/l revealed the best compromise between setting time and mechanical strengths of the AAB. With this sodium hydroxide concentration, the compressive and the 3-point bending tensile strength of the hardened AAB were 53.4 and 5.5 MPa respectively after 14 days. As a result of the investigation of the acid resistance, the AAB-matrix showed a very high acid resistance in comparison to ordinary Portland cement concrete. In addition, the AAB had a high frost resistance, which had been validated by the capillary suction, internal damage and freeze thaw test with a relative dynamic E-Modulus of 93% and a total amount of scaled material of 30 g/m2 after 28 freeze-thaw cycles (exposure class: XF3)
Entwicklung korrosions- und verschleißbeständiger thermisch gespritzter Zylinderlaufbahnen für Verbrennungsmotoren
Get PDFIn der vorliegenden Arbeit wird, ausgehend vom Stand der Wissenschaft und Technik des Lichtbogendrahtspritzens, das Verwenden von chromreichen Fe-Basislegierungen zur Herstellung von korrosionsbeständigen und gleichzeitig tribologisch geeigneten Zylinderlaufbahnbeschichtungen für Verbrennungsmotoren untersucht und qualifiziert. Der Einfluss der gewählten Werkstoffe und die durch die Beschichtung resultierenden Schichteigenschaften werden anhand von Ergebnissen der Tribologie- und Korrosionstests verglichen. Die Bewertung liefert einen Beitrag zum Verständnis der Mechanismen bei der Herstellung solcher Funktionsschichten. Es werden sowohl materialografische als auch diverse andere Charakterisierungsmethoden herangezogen. Ergänzt werden die Ergebnisse durch die Voraussage des motorischen Verhaltens und der anschließenden motorischen Qualifizierung des neuen Beschichtungssystems sowie die darauf folgenden Befundungen, welche der Bestätigung der theoretischen und im Laborumfeld ermittelten Erkenntnisse zum tribologischen und korrosiven Verhalten solcher Systeme dienen. Die Arbeit schließt mit einer Diskussion und einem Ausblick und gibt Empfehlungen für weiterführende Vertiefungen auf diesem Gebiet.:1 Verzeichnis der Abkürzungen, Formelzeichen und Glossar 8
2 Einleitung und Problemstellung 11
3 Stand der Wissenschaft und Technik 15
3.1 Verbrennungsmotor 15
3.1.1 Zylinderlaufbahn 17
3.1.2 Kolbenringe und Kolbenringbeschichtungen 20
3.2 Herstellung von thermisch beschichteten Zylinderlaufbahnen 23
3.2.1 Oberflächenvorbehandlungsmethoden 25
3.2.2 Thermische Beschichtung 27
3.2.3 Lichtbogendrahtspritzen von Zylinderlaufbahnen 29
3.2.4 Korrosionsbeständige Spritzzusatzwerkstoffe 30
3.3 Korrosion im Verbrennungsraum 32
3.3.1 Korrosionsmechanismen 33
3.3.2 Korrosionsarten 34
3.3.3 Korrosionstestmethoden 38
3.3.4 Korrosionsbeständigkeit von Zylinderlaufbahnen aus nichtrostenden Stählen 42
3.3.5 Beispiel für Korrosionserscheinungen an der Zylinderlaufbahn 43
3.4 Das Tribosystem, Zylinderlaufbahn und Kolbenring 45
3.4.1 Tribologie 45
3.4.2 Verschleiß und Verschleißmechanismen 48
3.4.3 Schmierung und Maßnahmen zur Verschleißminderung 50
3.4.4 Einlaufprozess der Gleitpaarungen 52
3.4.5 Reibung und Verschleißmessung 54
4 Folgerungen aus dem Stand der Wissenschaft und Technik 55
5 Zielsetzung 56
5.1 Vorgehensweise 56
5.2 Definition des Zielschichtsystems 57
5.3 Werkstoffauswahl 58
6 Versuchsdurchführung 60
6.1 Probenherstellung 60
6.2 Charakterisierungsmethoden 61
6.2.1 Werkstoffanalyse und Härtemessung 61
6.2.2 Phasenanalyse 64
6.2.3 Chemische Analyse 66
6.2.4 Oberflächencharakterisierung und NanoCT 67
6.2.5 Schichthaftung 69
6.3 Korrosionsprüfungen 70
6.3.1 Allgemeine Korrosionsprüfungen 70
6.3.2 Stromdichte-Potentialmessung (SPK) 71
6.3.3 Elektrochemische Potentiodynamische Reaktivierung (EPR) 72
6.3.4 Bestimmung des kritischen Lochkorrosionspotentials 73
6.4 Tribologische Untersuchungen 74
6.4.1 Kontaktwinkelmessung 74
6.4.2 Ermittlung der Reibungszahl f 75
6.4.3 Erfassung der Verschleißerscheinungsform 77
6.5 Motorische Validierung 77
7 Ergebnisse 80
7.1 Werkstoff- und Oberflächenanalyse 80
7.1.1 Gefügeanalyse und Härtemessungen 80
7.1.2 Phasenanalyse 88
7.1.3 Chemische Analyse 93
7.1.4 Oberflächencharakterisierung und Ermittlung der Hohlraumanteile 95
7.1.5 Schichthaftung 99
7.1.6 Charakterisierung der PUK-Beschichtungen 100
7.2 Ergebnisse der Korrosionsuntersuchungen 103
7.2.1 Allgemeine Korrosionsuntersuchungen 103
7.2.2 Stromdichte-Potentialmessung (SPK) 108
7.2.3 Elektrochemische Potentiodynamische Reaktivierung (EPR) 111
7.2.4 Bestimmung des kritischen Lochkorrosionspotentials 115
7.3 Ergebnisse der tribologischen Untersuchungen 116
7.3.1 Kontaktwinkelmessung der Tribopartner 116
7.3.2 Reibwertmessung 118
7.3.3 Oberflächencharakterisierung und Verschleißmessung 123
7.4 Motorische Qualifizierung 133
7.4.1 Werkstoffauswahl und Aufbau der Motoren für die Dauerläufe 133
7.4.2 Befundung der PKW-Otto-Motoren 135
7.4.3 Befundung der LKW-Diesel-Motoren 148
8 Ergebnisdiskussion 163
8.1 Charakterisierung der Zylinderlaufbahnbeschichtungen 163
8.2 Korrosionsmechanismen 166
8.3 Tribologisches Verhalten 168
8.4 Motorverhalten 170
9 Folgerungen 173
10 Zusammenfassung 174
11 Ausblick 175
12 Quellennachweis 176
13 Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen 185In the presented work it has been researched and qualified based on the knowledge about twin wire arc spray deposition states, the utilization of iron base chromium materials as a corrosion resistance and tribological useful cylinder liner coating for engine applications. The influence of the material selection and the produced twin wire arc coating properties has been compared with the results of the tribology and corrosion test. The comparison allows the understanding of the circumstances and relation by producing such functional coatings. Several materialographic-, tribological and corrosion tests have been done. In addition, the testing results were confirmed by a real engine application and a final analyses of the coating after engine run which delivers more information to understand the theory and laboratory testing results. The work discusses the achieved results and gives a forecast for further investigations in this field of science.:1 Verzeichnis der Abkürzungen, Formelzeichen und Glossar 8
2 Einleitung und Problemstellung 11
3 Stand der Wissenschaft und Technik 15
3.1 Verbrennungsmotor 15
3.1.1 Zylinderlaufbahn 17
3.1.2 Kolbenringe und Kolbenringbeschichtungen 20
3.2 Herstellung von thermisch beschichteten Zylinderlaufbahnen 23
3.2.1 Oberflächenvorbehandlungsmethoden 25
3.2.2 Thermische Beschichtung 27
3.2.3 Lichtbogendrahtspritzen von Zylinderlaufbahnen 29
3.2.4 Korrosionsbeständige Spritzzusatzwerkstoffe 30
3.3 Korrosion im Verbrennungsraum 32
3.3.1 Korrosionsmechanismen 33
3.3.2 Korrosionsarten 34
3.3.3 Korrosionstestmethoden 38
3.3.4 Korrosionsbeständigkeit von Zylinderlaufbahnen aus nichtrostenden Stählen 42
3.3.5 Beispiel für Korrosionserscheinungen an der Zylinderlaufbahn 43
3.4 Das Tribosystem, Zylinderlaufbahn und Kolbenring 45
3.4.1 Tribologie 45
3.4.2 Verschleiß und Verschleißmechanismen 48
3.4.3 Schmierung und Maßnahmen zur Verschleißminderung 50
3.4.4 Einlaufprozess der Gleitpaarungen 52
3.4.5 Reibung und Verschleißmessung 54
4 Folgerungen aus dem Stand der Wissenschaft und Technik 55
5 Zielsetzung 56
5.1 Vorgehensweise 56
5.2 Definition des Zielschichtsystems 57
5.3 Werkstoffauswahl 58
6 Versuchsdurchführung 60
6.1 Probenherstellung 60
6.2 Charakterisierungsmethoden 61
6.2.1 Werkstoffanalyse und Härtemessung 61
6.2.2 Phasenanalyse 64
6.2.3 Chemische Analyse 66
6.2.4 Oberflächencharakterisierung und NanoCT 67
6.2.5 Schichthaftung 69
6.3 Korrosionsprüfungen 70
6.3.1 Allgemeine Korrosionsprüfungen 70
6.3.2 Stromdichte-Potentialmessung (SPK) 71
6.3.3 Elektrochemische Potentiodynamische Reaktivierung (EPR) 72
6.3.4 Bestimmung des kritischen Lochkorrosionspotentials 73
6.4 Tribologische Untersuchungen 74
6.4.1 Kontaktwinkelmessung 74
6.4.2 Ermittlung der Reibungszahl f 75
6.4.3 Erfassung der Verschleißerscheinungsform 77
6.5 Motorische Validierung 77
7 Ergebnisse 80
7.1 Werkstoff- und Oberflächenanalyse 80
7.1.1 Gefügeanalyse und Härtemessungen 80
7.1.2 Phasenanalyse 88
7.1.3 Chemische Analyse 93
7.1.4 Oberflächencharakterisierung und Ermittlung der Hohlraumanteile 95
7.1.5 Schichthaftung 99
7.1.6 Charakterisierung der PUK-Beschichtungen 100
7.2 Ergebnisse der Korrosionsuntersuchungen 103
7.2.1 Allgemeine Korrosionsuntersuchungen 103
7.2.2 Stromdichte-Potentialmessung (SPK) 108
7.2.3 Elektrochemische Potentiodynamische Reaktivierung (EPR) 111
7.2.4 Bestimmung des kritischen Lochkorrosionspotentials 115
7.3 Ergebnisse der tribologischen Untersuchungen 116
7.3.1 Kontaktwinkelmessung der Tribopartner 116
7.3.2 Reibwertmessung 118
7.3.3 Oberflächencharakterisierung und Verschleißmessung 123
7.4 Motorische Qualifizierung 133
7.4.1 Werkstoffauswahl und Aufbau der Motoren für die Dauerläufe 133
7.4.2 Befundung der PKW-Otto-Motoren 135
7.4.3 Befundung der LKW-Diesel-Motoren 148
8 Ergebnisdiskussion 163
8.1 Charakterisierung der Zylinderlaufbahnbeschichtungen 163
8.2 Korrosionsmechanismen 166
8.3 Tribologisches Verhalten 168
8.4 Motorverhalten 170
9 Folgerungen 173
10 Zusammenfassung 174
11 Ausblick 175
12 Quellennachweis 176
13 Verzeichnis der Abbildungen und Tabellen 18
Versuch zu einem Umriss ökonomischer Bildung
Get PDFEs ist noch nicht lange her, da Wirtschaftslehre alles andere als ein Beitrag zur Bildung verstanden worden ist. Nachdem aber die Wirtschaft als eines der gesellschaftlichen Subsysteme zunehmend in den Vordergrund der Diskurse in der Gesellschaft getreten ist, hat auch die Ökonomische Bildung Konjunktur. Allerdings wird diese Bezeichnung nicht selten von interessierter Seite für eine rein qualifikationsorientierte Erziehung benutzt, was ihren Status erneut angreifbar macht. Ökonomische Bildung ist aber als Bildung gleichermaßen auf die gesellschaftlichen wie die individuellen Bezüge ausgerichtet. Hier wird ein weiterer Versuch unter-nommen, die unter dieser Maßgabe zu behandelnden Themenbereiche zu umreißen und in einem konzeptionell systematisch konsistenten Zusammenhang darzulegen.:1 Wirtschaftslehre im Spannungsfeld von Missverständnissen 2
2 Ein bildungsorientiertes Konzept ökonomischer Erziehung 4
2.1 Theoretisches Fundament wirtschaftlichen Handelns 5
2.2 Handlungsoptionen und Entscheidungsimperative des Wirtschaftssubjekts 6
2.2.1 Das riskante Handeln des Konsumenten und Vorsorgers in der Zeit 7
2.2.2 Begrenzung des Wirtschaftens durch die zuhanden stehenden Ressourcen 9
2.2.3 Erwerbsarbeit als Grundlage oder Erweiterung der Ressourcen 10
2.2.4 Wirken als Wirtschaftsbürger 11
2.3 Mitgliedschaft in ökonomischen Soziosystemen als Bedingungsrahmen 12
2.3.1 Oikonomia: Der Haushalt als die Keimzelle der Volkswirtschaft 12
2.3.2 Betriebswirtschaftslehre: Das Unternehmen als produktives Subsystem 13
2.3.3 Volkswirtschaftslehre: Die Volkswirtschaft als umfassendes soziales System des Wirtschaftens 14
2.4 Regulativer Überbau wirtschaftlichen Handelns 16
2.4.1 Wirtschaftssteuerung, Wirtschaftsordnung und verfasstes Recht 17
2.4.2 Beiträge der Glücksethiken zur ökonomischen Bildung 18
2.4.3 Beiträge der Normethiken zur ökonomischen Bildung 20
3 Erziehung zur ökonomischen Bildung – Ökonomie ganz oder gar nicht? 25
Literaturverzeichnis 2
Synthese und Charakterisierung von enolisierbaren Barbituratfarbstoffen als Sensoren für Nukleinbasenderivate
Get PDFIn dieser Arbeit wird die Synthese neuartiger 5-monosubstituierter Barbituratfarbstoffe mit elektronenziehenden Substituenten in 5-Position beschrieben. Durch diese Funktionalisierung entstehen schaltbare Farbstoffe mit einer farblosen Ketoform und einer farbigen Enolform. Die Einflüsse verschieden stark elektronenziehender Substituenten sowie unterschiedlich großer konjugierter π-Systeme auf die Keto-Enol-Tautomerie wurden untersucht. Dies erfolgt einerseits mittels Röntgeneinkristallstrukturanalysen der Festkörper und andererseits mit solvatochromen Untersuchungen in Lösung. Durch die Keto-Enol-Tautomerie der Barbituratfarbstoffe wird die Wasserstoffbrücken¬bindungssequenz beim Übergang zwischen Keto- und Enol-Form verändert. Es wurde gezeigt, dass durch Zugabe von Rezeptoren mit komplementärer Wasserstoffbrückenbindungssequenz zur Enol-Form das tautomere Gleichgewicht der Barbitursäuren hin zur Enol-Form verschoben werden kann. Um hierzu verlässliche Aussagen zu erhalten wurden vergleichende Experimente mit N,N´-dialkylierten Barbituratfarbstoffen durchgeführt.
Aufgrund der Synthesestrategie der Barbituratfarbstoffe, welche ausgehend von Barbituratanionen über nukleophile aromatische Substitutionsreaktionen hergestellt wurden, war es zweckmäßig die Nukleophilieparameter der Barbituratanionen zu ermitteln. Dazu wurde der Ansatz von Mayr gewählt und die Nukleophilie von vier Barbituratanionen bestimmt.
Weiterhin konnte in dieser Arbeit die Charakterisierung von ionischen Flüssigkeiten nach der 4-Parameter-Gleichung von Catalán umgesetzt werden. Dabei gelang es erstmal für eine vielzahl verschiedener ionischer Flüssigkeiten die Polarisierbarkeit und Dipolarität getrennt voneinander mit Hilfe zweier solvatochromer Farbstoffe zu ermitteln
Induktive Erwärmung von Formplatinen für die Warmumformung
Get PDFDie vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz einer induktiven Längsfelderwärmung im Wärmebehandlungsprozess der direkten Warmumformung automobiler Karosserieblechbauteile. Zur Charakterisierung des Erwärmungsvorgangs werden sowohl experimentbasierte Regressionsmodelle als auch ein FEM-Simulationsmodell entwickelt. Der Einfluss der induktiven Erwärmung auf die Ausbildung der AlSi-Beschichtung, die Widerstandspunktschweißbarkeit so-wie die Korrosionsbeständigkeit gefertigter Blechbauteile wird dargelegt. Abschließend wird ein Anlagenkonzept entwickelt, das durch den Einsatz der induktiven Längsfelderwärmung eine Verringerung der Erwärmungsdauer um etwa 50 % sowie eine Verkürzung der erforderlichen Ofenlänge um etwa 37 % ermöglicht.:Kurzzeichenverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Warmumformung
2.1.1 Begriffe und Einordnung
2.1.2 Werkstofftechnische Grundlagen der Warmumformung
2.1.3 Platinenwerkstoffe und -beschichtungen
2.1.4 Erwärmungstechnologien in der Serienproduktion
2.2 Induktive Erwärmung
2.2.1 Begriffe und Einordnung
2.2.2 Physikalische und werkstofftechnische Einflüsse
2.2.3 Induktive Erwärmung von Bandmaterial
2.2.4 Induktive Erwärmung von Formplatinen für die Warmumformung
3 Aktuelle und zukünftige technologische Anforderungen an die Erwärmungstechnik in der Warmumformung
4 Problemstellung
5 Versuchsanlage zur induktiven Erwärmung von Formplatinen
6 Entwicklung eines mathematischen, experimentbasierten Modells der induktiven Erwärmung von Rechteckplatinen
6.1 Systembeschreibung
6.2 Methode
6.3 Validierung
6.4 Charakterisierung wesentlicher Einflussgrößen in Bezug auf erreichte Platinentemperaturen und Wirkungsgrade
7 Entwicklung eines FEM-Simulationsmodells der induktiven Erwärmung von Formplatinen 60
7.1 Geometrie
7.2 Elektromagnetisches Modul
7.3 Thermisches Modul
7.4 Vernetzung
7.5 Kopplung der Module
7.6 Validierung
8 Entwicklung eines Anlagenkonzepts zum Einsatz der induktiven Erwärmung für die Serienfertigung von Warmumformbauteilen
8.1 Methoden zur Definition von Betriebsparametern
8.2 Induktive Erwärmung von Formplatinen warmumgeformter Bauteile eines PKWs in Serienfertigung
8.3 Dünnblech-Warmumformung und Tailor-Rolled-Blanks
8.4 Entwicklung eines Prozessfensters auf Basis von im automobilen Fertigungsprozess relevanten Bauteileigenschaften
8.5 Konzeptionierung einer Erwärmungslinie für die Serienproduktion von warmumgeformten Karosseriebauteilen
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Literaturverzeichnis
11 AnlagenThe present thesis investigates the usage of longitudinal induction heating in the austenitization process of direct press hardening. In order to describe the induction heating procedure, experiment-based regression models as well as a FEM model are developed. The influence of an induction heating process on the properties of press hardened parts with aluminum-silicon coating is depicted. Therefore, resistance spot welding tests, paint adhesion tests and corrosion tests are performed. Finally, a heating concept for series production including a longitudinal induction heating is developed, which allows a decrease in heating time of about 50 % and a reduction of furnace length of about 37 %.:Kurzzeichenverzeichnis
1 Einleitung
2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Warmumformung
2.1.1 Begriffe und Einordnung
2.1.2 Werkstofftechnische Grundlagen der Warmumformung
2.1.3 Platinenwerkstoffe und -beschichtungen
2.1.4 Erwärmungstechnologien in der Serienproduktion
2.2 Induktive Erwärmung
2.2.1 Begriffe und Einordnung
2.2.2 Physikalische und werkstofftechnische Einflüsse
2.2.3 Induktive Erwärmung von Bandmaterial
2.2.4 Induktive Erwärmung von Formplatinen für die Warmumformung
3 Aktuelle und zukünftige technologische Anforderungen an die Erwärmungstechnik in der Warmumformung
4 Problemstellung
5 Versuchsanlage zur induktiven Erwärmung von Formplatinen
6 Entwicklung eines mathematischen, experimentbasierten Modells der induktiven Erwärmung von Rechteckplatinen
6.1 Systembeschreibung
6.2 Methode
6.3 Validierung
6.4 Charakterisierung wesentlicher Einflussgrößen in Bezug auf erreichte Platinentemperaturen und Wirkungsgrade
7 Entwicklung eines FEM-Simulationsmodells der induktiven Erwärmung von Formplatinen 60
7.1 Geometrie
7.2 Elektromagnetisches Modul
7.3 Thermisches Modul
7.4 Vernetzung
7.5 Kopplung der Module
7.6 Validierung
8 Entwicklung eines Anlagenkonzepts zum Einsatz der induktiven Erwärmung für die Serienfertigung von Warmumformbauteilen
8.1 Methoden zur Definition von Betriebsparametern
8.2 Induktive Erwärmung von Formplatinen warmumgeformter Bauteile eines PKWs in Serienfertigung
8.3 Dünnblech-Warmumformung und Tailor-Rolled-Blanks
8.4 Entwicklung eines Prozessfensters auf Basis von im automobilen Fertigungsprozess relevanten Bauteileigenschaften
8.5 Konzeptionierung einer Erwärmungslinie für die Serienproduktion von warmumgeformten Karosseriebauteilen
9 Zusammenfassung und Ausblick
10 Literaturverzeichnis
11 Anlage
Schnelle Dioden mit tiefen Donatoren aus Selen
Get PDFDie Anforderungen an schnelle Dioden sind sehr hoch für große Spannungen und große Ströme. Die Beeinflussung des Bauelementverhaltens durch das Design des Dotierprofils mit einem tiefen mehrstufigen Feldstopp aus Selen bildet einen zentralen Punkt der Dissertation. Mit physikalischen Messverfahren werden die in der Literatur nur unzureichend untersuchten Eigenschaften von Selen in Silizium erfasst und als Basis für Bauelementsimulationen verwendet. Für die Untersuchung der Störstelleneigenschaften kommt die klassische aufwändige DLTS zum Einsatz. Des Weiteren werden für diese Untersuchungen die Vorteile der einfacheren frequenzabhängigen Admittanzspektroskopie ausführlich dargelegt. Anhand der Bauelementsimulationen erfolgt ein Vergleich mit Messungen und führt zur Vorstellung und Erläuterung einer verbesserten soften und robusten Diodenstruktur mit tiefen Donatoren aus Selen.The focus of the following work is the correlation between the field-stop design and the behaviour of high-voltage power diodes. The objective is to present a further improvement of the diode performance using a special field-stop, which optimizes the diode in relation to a soft switching behaviour and an increased robustness. The function of such a field-stop is investigated. Benefits are shown of materials for field-stops with deep impurities in the semiconductor material and of multiple stepped deep field-stop structures. Therefore a central role have silicon diodes with selenium in the field-stop layer. Measurements and simulations with the power device simulator Sentaurus TCAD are done and explain the named correlations. The deep level transient spectroscopy is used as method to analyse the required impurity parameters. Beside this method the evaluation is done by the introduced frequency resolved admittance spectroscopy
Wie kommt die Robotik zum Sozialen? Epistemische Praktiken der Sozialrobotik.
No full textIn zahlreichen Forschungsprojekten wird unter Einsatz großer finanzieller und personeller Ressourcen daran gearbeitet, dass Roboter die Fabrikhallen verlassen und Teil von Alltagswelten wie Krankenhäusern, Kindergärten und Privatwohnungen werden. Die Konstrukteurinnen und Konstrukteure stehen dabei vor einer nicht-trivialen Herausforderung: Sie müssen die Ambivalenzen und Kontingenzen alltäglicher Interaktion in die diskrete Sprache der Maschinen übersetzen. Wie sie dieser Herausforderung begegnen, welche Muster und Lösungen sie heranziehen und welche Implikationen für die Verwendung von Sozialrobotern dabei gelegt werden, ist der Gegenstand des Buches. Auf der Suche nach der Antwort, was Roboter sozial macht, hat Andreas Bischof Forschungslabore und Konferenzen in Europa und Nordamerika besucht und ethnografisch erforscht. Zu den wesentlichen Ergebnissen dieser Studie gehört die Typologisierung von Forschungszielen in der Sozialrobotik, eine epistemische Genealogie der Idee des Roboters in Alltagswelten, die Rekonstruktion der Bezüge zu 'echten' Alltagswelten in der
Sozialrobotik-Entwicklung und die Analyse dreier Gattungen epistemischer Praktiken, derer sich die Ingenieurinnen und Ingenieure bedienen, um Roboter sozial zu machen.:EINLEITUNG
1. WAS IST SOZIALROBOTIK?
1.1 Roboter & Robotik zum Funktionieren bringen
1.2 Drei Problemdimensionen der Sozialrobotik
1.3 Forschungsstand Sozialrobotik
1.4 Problemstellung – Sozialrobotik als „wicked problem“
2. FORSCHEN, TECHNISIEREN UND ENTWERFEN
2.1 Wissenschaft als (soziale) Praxis
2.2 Technisierung und Komplexitätsreduktion in Technik
2.3 Entwurf, Technik, Nutzung – Technik zwischen Herstellungs- und Wirkungszusammenhang
2.4 Sozialrobotik als Problemlösungshandeln
3. METHODOLOGIE UND METHODEN DER STUDIE
3.1 Forschungsstil Grounded Theory
3.2 Ethnografie und narrative Experteninterviews
3.3 Auswertungsmethoden und Generalisierung
3.4 Zusammenfassung
4. DER ROBOTER ALS UNIVERSALWERKZEUG
4.1 Roboter als fiktionale Apparate
4.2 Robotik als Lösungsversprechen
4.3 Computer Science zwischen Wissenschaft und Design
4.4 Fazit – Das Erbe des Universalwerkzeugs
5. FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSZIELE DER SOZIALROBOTIK
5.1 Bedingungen projektförmiger Forschung
5.2 Dimensionen und Typen der Ziele von Sozialrobotik
5.3 Beschreibung der Typen anhand der Verteilung der Fälle
5.4 Ko-Konstruktion der Anwendung an Fallbeispielen
5.5 Fazit – Typen von Sozialität in Entwicklungszielen
6. EPISTEMISCHE PRAKTIKEN UND INSTRUMENTE DER SOZIALROBOTIK
6.1 Praktiken der Laboratisierung des Sozialen
6.2 Alltägliche und implizite Heuristiken
6.3 Inszenierende Praktiken
6.4 Fazit – Wechselspiele des Erzeugens und Beobachtens
7. FAZIT
7.1 Phänomenstruktur der Sozialrobotik
7.2 Entwicklung als Komplexitätspendel
7.3 Methodologischer Vorschlag für den Entwicklungsprozes
Chemisch-mechanisch gekoppelte Modellierung und Simulation oxidativer Alterungsvorgänge in Gummibauteilen
Get PDFAufgrund der großen Bedeutung technischer Gummiwerkstoffe in industriellen Anwendungen ist die Vorhersage des Materialverhaltens ein aktuelles Forschungsgebiet. Insbesondere die Veränderung der Eigenschaften, die durch chemische Prozesse herbeigeführt werden, spielen eine große Rolle, da aufgrund gestiegener Anforderungen an die Haltbarkeit von Bauteilen diese Alterungseffekte verstanden, vorhergesagt und abgeschwächt werden müssen.
Im Rahmen dieser Arbeit wird ein mathematisches Modell hergeleitet, das die chemischen Vorgänge vorhersagt und deren Auswirkungen auf wichtige Eigenschaften in einem mechanischen Materialmodell beachtet. Insbesondere der Oxidation durch Luftsauerstoff wird Rechnung getragen.
Das mechanische Materialverhalten alternder Gummiwerkstoffe wird mit Hilfe eines neuartigen Ansatzes modelliert. Das in dieser Arbeit vorgestellte Dynamische-Netzwerk-Modell betrachtet die Auswirkungen der chemischen Reaktionen auf das mechanische Verhalten als einen kontinuierlichen Netzwerkumbau durch das Entfernen und neue Einsetzen von Verbindungen zwischen Polymerketten. Basierend auf experimentellen Erkenntnissen werden Hypothesen formuliert, die eine Kopplung zwischen den Oxidationsreaktionen und der Veränderung des mechanischen Verhaltens herstellen. Durch Beachtung von Diffusion und Reaktion kann die lokale Sauerstoffverteilung in großvolumigen Bauteilen berechnet und der Effekt der diffusionslimitierten Oxidation (DLO-Effekt) vorhergesagt werden.
Um eine Bestimmung der Modellparameter zu ermöglichen, werden verschiedene Experimente vorgeschlagen, mathematisch modelliert und deren Eignung zur Parameteridentifikation analysiert. Mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Experimenten können sowohl die chemischen als auch die mechanischen Modellparameter sicher identifiziert werden.
In dieser Arbeit wird zudem ein sogenannter gestaffelter Lösungsalgorithmus vorgeschlagen, der das Alterungsproblem nach einer mathematischen Entkopplung unterschiedlicher Feldprobleme über geeignete Kopplungsvariablen effizient berechnen kann. Mit Hilfe dieses Algorithmus kann eine Simulation effizient durchgeführt und das Alterungsverhalten komplexer Strukturen vorhergesagt werden.
Die Simulation anwendungsnaher Strukturen zeigt, dass die abgeleiteten Modelle und Algorithmen problemlos in einem industriellen Umfeld einsetzbar sind.Due to the great importance of rubber materials in industrial applications, the prediction of the material behavior is a current research field. Particularly the property changes that are induced by chemical processes play a major role, as these aging effects must be understood, predicted and reduced due to the increased requirements regarding the durability of components.
In the context of this thesis, a mathematical model that predicts and considers the chemical processes and their effects on important properties in a mechanical material model is derived. Oxidation through atmospheric oxygen is specifically examined in this work.
The mechanical material behavior of aging rubber materials is modeled using a novel approach. The dynamic network model introduced in this paper considers the effects of the chemical reactions on the mechanical behavior as a continuous restructuring of the network by removing and inserting new crosslinks between polymer chains. Based on experimental obervations a coupling between the oxidation reactions and a change of the mechanical material behavior is proposed. By taking into account the diffusion and reaction the local distribution of oxygen in large sized components can be computed. Thus, the effect of diffusion limited oxidation (DLO effect) can be predicted.
In order to make an identification of the model parameters possible, different experiments are suggested, modeled mathematically and their suitability for parameter identification is analyzed. Not only the chemical, but also the mechanical model parameters can be identified reliably using a comparably few number of experiments.
Moreover, a so-called staggered solution algorithm that can calculate the aging problem efficiently after a mathematical uncoupling of the field problems using a suitable coupling variable is introduced. This algorithm can perform a simulation efficiently and predict the aging behavior of complex structures.
The simulation of application oriented structures proofs the applicability of the derived models and algorithms within an industrial environment