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Herstellung von Phenolharz-Integralschäumen im Spritzgussverfahren
Get PDFIn der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Prozessparametern auf die Schaumstruktur von, im Spritzgussverfahren hergestellten, Phenolharzformteilen untersucht. Der Fokus der Arbeit liegt dabei auf der gezielten Herstellung von Integralschäumen mit einer kompakten Randschicht und einem geschäumten Kern. Ausgangsbasis für die Versuchsreihen ist ein rieselförmiges Phenolharzgranulat, welches bereits während des Herstellungsprozesses mit chemischem Treibmittel vermischt wurde. Es werden plattenförmige Probeköper nach dem Hochdruckschaumverfahren hergestellt und die Schaumstruktur mit Hilfe von Schliffbildern unter dem Mikroskop analysiert und ausgewertet. Zusätzlich wird das Reaktionsverhalten des verwendeten Phenolharzes, wie auch des eingesetzten Treibmittels über thermische und rheologische Verfahren vermessen und über reaktionskinetische Modellgleichungen abgebildet. Durch Gegenüberstellung des Reaktionsverhaltens von Treibmittel und Phenolharz können Rückschlüsse auf die Dicke der Randschicht der Integralschäume gezogen werden. Die Erkenntnisse werde in einem reaktionskinetischen Modell zusammengefasst und genutzt, um optimale Prozessparameter für die Verarbeitung der Formmasse aufzuzeigen.:1 Einleitung
2 Grundlagen
3 Experimentelles
4 Ergebnisse
5 Reaktionskinetische Modellierung der Umsatzreaktionen
6 Modell-Anwendung
7 Diskussion
8 Zusammenfassun
Ansatz zur energetischen Klassifizierung spanender Werkzeugmaschinen
No full textSpanende Werkzeugmaschinen stellen einen zentralen Faktor in der Produktion technischer Güter dar. Sie haben einen erheblichen Anteil am industriellen Ener-gieverbrauch und fanden somit Aufnahme in die ErP-Richtlinie 2009/125/EG für energiegetriebene Produkte (Ökodesign-Richtlinie). Ähnlich Gebäuden, Konsum-gütern und Elektromotoren müssen Werkzeugmaschinen nachweislich energieef-fizienter werden. Obwohl die Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen und de-ren Vergleichbarkeit seit langem Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen ist, konnten noch keine geeigneten Methoden zur energetischen Klassifizierung gefunden werden, die ein Energielabel ermöglichen. Zentrale Herausforderun-gen liegen vor allem im Fehlen geeigneter Bezugsgrößen, der Fülle potenzieller Einflussgrößen und der Vielfalt der Anwendungsfälle. Deshalb werden zunächst etablierte Klassifizierungsmethoden anderer Produktgruppen auf deren Über-tragbarkeit analysiert. Der daraus abgeleitete modulare Lösungsansatz umfasst neben einer detaillierten Vorgehensweise die empirisch-statistischen Methoden zur Normierung signifikanter Einflussgrößen auf einen Kennwert. Am Beispiel eines prozessunabhängigen Energieeffizienzindikators wird die Klassifizie-rungsmethode angewendet und diskutiert. Der so klassifizierte Kennwert fließt als Modul in zwei Label-Entwürfe ein.:1 Einleitung und gesellschaftliche Einordnung 23
1.1 Motivation 23
1.2 Relevanz 25
1.3 Wirkungsbetrachtung 30
2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit 35
2.1 Zielsetzung 35
2.2 Aufbau der Arbeit 36
3 Analyse bestehender Ansätze und Rahmenbedingungen 39
3.1 Normen und rechtlicher Rahmen 39
3.2 Ausgeführte Energielabel 43
3.3 Methoden zum energetischen Vergleich spanender Werkzeugmaschinen 55
3.4 Energetische Kennwerte als mögliche Bezugsgröße 66
3.5 Kennwertermittlung 81
3.6 Zwischenfazit zu bestehenden Ansätzen und Rahmenbedingungen 90
4 Ansatz zur energetischen Klassifizierung 93
4.1 Methode zur energetischen Klassifizierung 93
4.2 Vorgehen zur Kennwertermittlung und Klassifizierung 96
4.3 Analyse von Einflussgrößen und Randbedingungen zur Kennwertbildung 96
4.4 Konzeption der Klassifizierungsmodule 118
4.5 Zwischenfazit zum entwickelten Ansatz zur energetischen
Klassifizierung 121
5 Anwendung der Kennwertermittlung und Klassifizierung 123
5.1 Schritt 1: Maschinenklasse festlegen 123
5.2 Schritt 2: Bilanzgrenzen definieren 124
5.3 Schritt 3: Bezugsgröße bestimmen 124
5.4 Schritt 4: Potenzielle Einflussparameter auswählen 127
5.5 Schritt 5: Bezugsgröße und Einflussparameter messen bzw. erfassen 130
5.6 Schritt 6: Datensatz empirisch-statistisch analysieren 132
5.7 Schritt 7: Maschinen energetisch klassifizieren 141
5.8 Zwischenfazit zum ermittelten Kennwert für die prozessunabhängige Klassifizierung 145
6 Label-Entwurf 151
6.1 Auswahl der Beispielparameter 151
6.2 Label-Typ „Hexagon“ 153
6.3 Label-Typ „Piktogramm“ 154
6.4 Wirkung der Klassifizierungsmodule 155
7 Diskussion 157
7.1 Übertragbarkeit auf andere Maschinenklassen 157
7.2 Erfüllung der Anforderungen an ein Energielabel für
Werkzeugmaschinen 157
8 Zusammenfassung 161
9 Ausblick 163
10 Literaturverzeichnis 165
A Anhang 189
A 1 Umwelt- und Verbrauchskennzeichnung nach ISO 14020 189
A 2 Ökodesign nach DIN 50598 191
A 3 Einflussgrößen und deren Auswirkungen auf die Schnittkraft 194
A 4 Liste der untersuchten Maschinen 196
A 5 Energetische Testwerkstücke und Messergebnisse 197
A 6 Scatterplott-Matrix aller Parameter 203
A 7 Begriffsdefinition für Anforderungen an ein Energielabel für Werkzeugmaschinen 204
A 8 Historische Entwicklung 205Cutting Machine tools are playing an important role in the production of technical goods. Their energy consumption is significant in the industrial sector and so they were included in the European directive 2009/125/EC for energy-related products (ecodesign requirements). As buildings, consumer goods, and electric engines, machine tools must become verifiable more efficient. As the energy efficiency of machine tools and their comparison are research topics since a long time, no suitable methods for classification were found to facilitate an energy label. Cen-tral challenges are the lack of appropriated reference values as well as the large amount of impact values and use cases. Therefore, this work initially analyses established classification methods of other product groups and their applicability. The derived modular approach consists of a detailed procedure as well as statisti-cal methods for the normalization of significant impact parameters to one charac-teristic value. The classification method is applied and discussed exemplarily to a process-independent energy efficiency indicator. This classified value becomes one module in two drafts for an energy label.:1 Einleitung und gesellschaftliche Einordnung 23
1.1 Motivation 23
1.2 Relevanz 25
1.3 Wirkungsbetrachtung 30
2 Zielsetzung und Aufbau der Arbeit 35
2.1 Zielsetzung 35
2.2 Aufbau der Arbeit 36
3 Analyse bestehender Ansätze und Rahmenbedingungen 39
3.1 Normen und rechtlicher Rahmen 39
3.2 Ausgeführte Energielabel 43
3.3 Methoden zum energetischen Vergleich spanender Werkzeugmaschinen 55
3.4 Energetische Kennwerte als mögliche Bezugsgröße 66
3.5 Kennwertermittlung 81
3.6 Zwischenfazit zu bestehenden Ansätzen und Rahmenbedingungen 90
4 Ansatz zur energetischen Klassifizierung 93
4.1 Methode zur energetischen Klassifizierung 93
4.2 Vorgehen zur Kennwertermittlung und Klassifizierung 96
4.3 Analyse von Einflussgrößen und Randbedingungen zur Kennwertbildung 96
4.4 Konzeption der Klassifizierungsmodule 118
4.5 Zwischenfazit zum entwickelten Ansatz zur energetischen
Klassifizierung 121
5 Anwendung der Kennwertermittlung und Klassifizierung 123
5.1 Schritt 1: Maschinenklasse festlegen 123
5.2 Schritt 2: Bilanzgrenzen definieren 124
5.3 Schritt 3: Bezugsgröße bestimmen 124
5.4 Schritt 4: Potenzielle Einflussparameter auswählen 127
5.5 Schritt 5: Bezugsgröße und Einflussparameter messen bzw. erfassen 130
5.6 Schritt 6: Datensatz empirisch-statistisch analysieren 132
5.7 Schritt 7: Maschinen energetisch klassifizieren 141
5.8 Zwischenfazit zum ermittelten Kennwert für die prozessunabhängige Klassifizierung 145
6 Label-Entwurf 151
6.1 Auswahl der Beispielparameter 151
6.2 Label-Typ „Hexagon“ 153
6.3 Label-Typ „Piktogramm“ 154
6.4 Wirkung der Klassifizierungsmodule 155
7 Diskussion 157
7.1 Übertragbarkeit auf andere Maschinenklassen 157
7.2 Erfüllung der Anforderungen an ein Energielabel für
Werkzeugmaschinen 157
8 Zusammenfassung 161
9 Ausblick 163
10 Literaturverzeichnis 165
A Anhang 189
A 1 Umwelt- und Verbrauchskennzeichnung nach ISO 14020 189
A 2 Ökodesign nach DIN 50598 191
A 3 Einflussgrößen und deren Auswirkungen auf die Schnittkraft 194
A 4 Liste der untersuchten Maschinen 196
A 5 Energetische Testwerkstücke und Messergebnisse 197
A 6 Scatterplott-Matrix aller Parameter 203
A 7 Begriffsdefinition für Anforderungen an ein Energielabel für Werkzeugmaschinen 204
A 8 Historische Entwicklung 20
Beitrag zum effizienten Heißgasschweißen von thermoplastischen Kunststoffen
Get PDFIn dieser Arbeit wird ein neuartiges Düsensystem zum effizienten Heißgas-schweißen erforscht. Die theoretisch gewonnenen Daten der CFD-Simulationen werden an einer serienfähigen Heißgasschweißanlage, zwei Werkstoffen und zwei Probekörpergeometrien bestätigt. Das Düsensystem macht eintauchende Düsensysteme für den Heißgasschweißprozess serienfähig und erlaubt eine Reduktion der Erwärmungszeit um bis zu 50 %. Zusätzlich sind Kunststoffe mit hoher Schmelztemperatur (z. B. PA6T/XT-GF35) erstmals zuverlässig schweißbar. Mit dem neuen Düsensystem können anspruchsvolle, technische Werkstoffe mit hohen Schmelztemperaturen und großer Temperatursen-sivität gefügt werden. Zudem erlaubt das Aufsatz-Düsen-System das Fügen von Bauteilen mit komplex verlaufenden Schweißnähten. Die schnelle und homogene Erwärmung des Kunststoffes mit dem neuartigen Düsensystem erlaubt es, den Energie- und Gasverbrauch deutlich zu reduzieren.:1 Einleitung
2 Problemstellung und Zielsetzung
3 Stand der Wissenschaft
4 Versuchsaufbau zur Untersuchung der Düsensysteme
5 Vergleich des RD- und AD-Systems durch CFD-Simulation und Auswahl eines Düsensystems
6 Optimierung des AD-Systems durch CFD-Simulation
7 Vergleich des AD-Systems mit dem Stand der Technik mittels serienfähiger Heißgasschweißanlage
8 Wechselwirkung ausgewählter Einstellparameter mit dem AD-System
9 Diskussion der Ergebnisse
10 Zusammenfassung und Ausblick
Anhang ......................In this work, a new kind of nozzle system for efficient hot gas welding is re-searched. The theoretically obtained data from the CFD simulations are con-firmed on a production-capable hot gas welding system, two materials and two test specimens. The nozzle system makes immersed nozzle systems for the hot gas welding process suitable for series production and allows a reduction in heating time of up to 50 %. In addition, resins with high melting temperatures (e.g. PA6T/XT-GF35) can be reliably welded for the first time. With the new nozzle system, demanding engineering materials with high melting tempera-tures and high temperature sensitivity can be joined. In addition, the top nozzle system allows the joining of components with complex weld seams. The fast and homogeneous heating of the plastic with the new nozzle system allows energy and gas consumption to be significantly reduced.:1 Einleitung
2 Problemstellung und Zielsetzung
3 Stand der Wissenschaft
4 Versuchsaufbau zur Untersuchung der Düsensysteme
5 Vergleich des RD- und AD-Systems durch CFD-Simulation und Auswahl eines Düsensystems
6 Optimierung des AD-Systems durch CFD-Simulation
7 Vergleich des AD-Systems mit dem Stand der Technik mittels serienfähiger Heißgasschweißanlage
8 Wechselwirkung ausgewählter Einstellparameter mit dem AD-System
9 Diskussion der Ergebnisse
10 Zusammenfassung und Ausblick
Anhang .....................
Analyse der numerischen Approximation von 2,5D und 3D Modellen beim Füllvorgang des Spritzgießens
Get PDFDieser Beitrag untersucht die Gültigkeit von 2,5D und 3D Simulationsmodellen des Füllvorgangs beim Spritzgießen. Zur numerischen Approximation dieser Ansätze wird für das 2,5D Verfahren die Software Cadmould 3D-F und für das 3D Verfahren Ansys CFX verwendet. Um das nicht newtonsche Viskositätsverhalten der Polymerschmelze abzubilden, wird in beiden Simulationen ein geeignetes Viskositätsmodell verwendet. Die Ergebnisse des numerischen Füllvorgangs werden anschließend mit experimentellen Daten validiert.This article examines the validity of 2.5D and 3D simulation models of the filling process in injection molding. To numerically approximate these approaches, the software Cadmould 3D-F is used for the 2.5D method and Ansys CFX for the 3D method. To represent the non-Newtonian viscosity behavior of the polymer melt, a suitable viscosity model is used in both simulations. The results of the numerical filling process are then validated with experimental data
Analyse und Optimierung des MSG-Auftragschweißens von eisenhaltigen, abrasionsbeständigen Schutzschichten
Get PDFDas Metall-Schutzgas-Auftragschweißen hat sich zur Herstellung von Verschleißschutzschichten in einer Dicke von mehreren Millimetern etabliert. Nebst den Vorteilen hinsichtlich Bedienbarkeit und Automatisierbarkeit weist es aber nur einen engen Freiheitsgrad bezüglich der Variation der Energieanteile im Lichtbogenbereich und daraus resultierend Limitierungen zur gezielten Modifikation der Mikrostrukturen von Verschleißschutzschichten auf.
In dieser Schrift werden auf der Basis einer Analyse der Wärmebilanz im Lichtbogenbereich unter Zugrundelegung relevanter Werkstoffsysteme Möglichkeiten zur Optimierung des MSG-Schweißens aufgezeigt sowie die Auswirkungen hinsichtlich einer verbesserten Mikrostruktur und daraus resultierend einer erhöhten Verschleißbeständigkeit der aufgeschweißten Schicht untersucht.
Im Besonderen werden die semifunktionsanalytische Berechnung der Aufmischung, das Auftragschweißen übereutektischer FeCrC-Schichten mittels des MSG- und des Plasma-MIG-Schweißprozesses, die Wärmeeinbringung beim Plasma-MIG-Schweißen und ein Modell für die Auflösungskinetik der Wolframschmelzkarbide beim MSG-Auftragschweißen von wolframschmelzkarbidhaltigen Pseudolegierungen behandelt.:1 Einleitung, Problemstellung und Zielsetzung 1
2 Stand von Wissenschaft und Technik 3
2.1 Das tribologische System 3
2.2 Verschleißarten, Verschleißmechanismen und Verschleiß- 4
erscheinungsformen
2.2.1 Oberflächenzerrüttung 5
2.2.2 Abrasion 6
2.2.3 Adhäsion 8
2.2.4 Tribochemische Reaktion 9
2.2.5 Verschleißerscheinungsformen 9
2.3 Verschleißmessgrößen 10
2.4 Modellbildung und Berechnung des tribologischen Verhaltens 10
2.4.1 Flächenpressung ohne Adhäsion 11
2.4.2 Flächenpressung mit Adhäsion 13
2.4.3 Scherungshypothese 15
2.4.4 Werkstoffliche Parameter der kontinuumsmechanisch 16
basierten Modelle zur Berechnung von
abrasivem Verschleiß
2.4.5 Modelle zur Berechnung von abrasivem Verschleiß heterogener Werkstoffe 18
2.5 Abrasionsbeständige Stähle und Gusslegierungen 23
2.5.1 Unlegierte Stähle 24
2.5.2 Niedriglegierte Stähle 24
2.5.3 Manganhartstähle 24
2.5.4 Werkzeugstähle 25
2.5.4.1 Kaltarbeitsstähle 26
2.5.4.2 Warmarbeitsstähle 27
2.5.4.3 Schnellarbeitsstähle 28
2.5.5 Abrasionsbeständige Stähle und Gusslegierungen 28
2.5.5.1 Perlitischer Hartguss 29
2.5.5.2 Ledeburitisch-martensitisches Gusseisen 29
2.5.5.3 Hochchromhaltige Gusseisen 30
2.6 Der Einsatz von weißen, hochchromhaltigen Gusslegierungen 33
unter abrasiv-korrosiven oder erosiv-korrosiven Bedingungen
2.7 Schweißzusatzwerkstoffe für den Hartauftrag 36
2.7.1 Allgemeines 36
2.7.2 Hartlegierungen gegen Abrasion durch mineralische Stoffe 36
2.7.3 Pseudolegierungen gegen Abrasion 38
2.8 MSG-Schweißprozesse für den Hartauftrag 42
2.8.1 Allgemeines 42
2.8.2 Möglichkeiten der erweiterten Verschiebung der Wärmebilanz 47
2.8.2.1 Modifizierung des grundwerkstoffseitigen Wärmeflecks 47
2.8.2.2 Mehrdrahtschweißen 50
2.8.2.3 Zusätzliche Erwärmung des Tropfendepots im Eindrahtverfahren 52
2.8.2.4 Hybridverfahren mit einer Drahtelektrode 52
2.9 Modelle zur Berechnung des Aufmischungsgrads beim MSG- Auftragschweißen 54
2.10 Stabilität der MSG-Schweißprozesse für den Hartauftrag 55
3 Forschungsbedarf, konzeptionelle Vorgehensweise, 58
Berechnungsmodelle und Versuchsplanung
3.1 Forschungsbedarf 58
3.2 Konzeptionelle Vorgehensweise 61
3.3 Berechnungsmodelle 62
3.3.1 Modell zur Berechnung der Aufmischung durch einen Lichtbogen 62
3.3.2 Modell zur Berechnung der Aufmischung durch eine modifizierte 70
Wärmequelle
3.3.2.1 Pendelquelle und Kreisringquelle 70
3.3.2.1.1 Beispielhafte Illustrationen 71
3.3.2.1.2 Grundfunktionen des Modells 72
3.3.2.1.3 Berechnungsverfahren 76
3.3.2.2 Goldak-Wärmequelle 82
3.3.3 Modell zur Berechnung der Auflösung der 83
Wolframschmelzkarbide
3.4 Versuchsplanung zur Schweißprozess- und 90
Schweißnahtanalyse
3.4.1 Übersicht 90
3.4.2 Versuchsplanung für die Basisschweißprozesse mit 91
Fülldrahtelektrode
3.4.3 Versuchsplanung für das Schweißen mit modifiziertem 94
werkstückseitigen Wärmefleck
3.4.3.1 Versuchsprogramm für das MSG-Auftragschweißen mit 95
pendelndem Schweißbrenner
3.4.3.2 Versuchsprogramm MSG-Auftragschweißen mit mechanisch induzierter 95
Rotation der Schweißdrahtelektrode
3.4.3.3 Versuchsprogramm für das Auftragschweißen mit dem
Plasma-MIG-Schweißprozess
3.4.4 versuchsplanung zur Verschiebung der Energieanteile zugunsten 98
des Abschmelzprozesses beim MSG Auftragschweißen mit einer
Fülldrahtelektrode
3.4.5 Versuchsplanung für das Auftragschweißen mit einer dicken 100
Massivdrahtelektrode
3.4.6 Versuchsprogramm für das Schweißen von Auftragschichten 101
mit erhöhter Beständigkeit gegen Tribokorrosion
3.4.7 Versuchsprogramm Schweißen von Auftragschichten auf Platten 102
3.4.8 Versuchsplanung zur Bestimmung der spezifischen Enthalpie 104
des Schweißtropfens
3.4.9 Planung der Schweißungen zur Ermittlung des thermischen 104
Wirkungsgrads des Plasma-MIG-Schweißprozesses
3.4.10 Planung der Schweißungen zur Ermittlung der Wolframkarbid- 105
auflösung im Zusatzwerkstoff
3.4.11 Versuchsplanung zur Ermittlung der Oberflächentemperaturen 106
des Schmelzbades und zur Auflösung der Wolframkarbide im
Schmelzbad
3.4.12 Versuchsplanung zur Auflösung der Wolframschmelzkarbide 107
im Schmelzbad mit reduzierter Schmelzbadströmung
4 Versuchsaufbau, Versuchsdurchführung und Methoden 108
der Prozessauswertung
4.1 Allgemeines 108
Vorgehensweise zur Ermittlung der elektrischen Schweißleistung 109
und zur Prozessstabilität sowie zur Bestimmung der Temperatur
der Schmelzbadoberfläche
4.3 Vorgehensweise zur kalorimetrischen Ermittlung des effektiven 113
Wärmewirkungsgrades der Plasma-MIG-Schweißprozesse
4.4 Vorgehensweise zur kalorimetrischen Ermittlung der Wärmeein- 115
bringung in den Schweißtropfen bei kurzschlussfreien
Schweißprozessen
4.5 Vorgehensweise zur Ermittlung der Auflösung der Wolframkarbide 118
im Tropfen
4.6 Drahtvorwärmung 118
4.7 Wiederaufschmelzung von Probensegmenten im Quarzglasrohr 119
5 Methodik und Analyseverfahren zur Charakterisierung 120
der Schweißnähte
5.1 FeCrC-Legierungen 120
5.1.1 Analyse der Schweißraupen 120
5.1.2 Stromdichte-Potenzial-Bestimmung 120
5.1.3 Verschleißuntersuchungen der Plattenauftragungen 122
5.2 Pseudolegierungen 124
6 Darstellung und Diskussion der Versuchs- und Berechnungs 126
ergebnisse
6.1 Charakterisierung der Schweißprozesse 126
6.1.1 Modifizierter Kurzlichtbogen mit reversiblem Drahtvorschub 126
6.1.1.1 Allgemeine Prozesscharakterisierung 126
6.1.1.2 Einfluss der Schweißprozessgase auf die Prozessstabilität 132
6.1.1.3 Einfluss der Drahtelektrode auf die Prozessstabilität 144
6.1.1.4 Einfluss der Drahtvorschubgeschwindigkeit auf die Prozess- 146
stabilität
6.1.2 Modifizierter Kurzlichtbogen mit konstanter Drahtvorschubge- 149
schwindigkeit
6.1.3 Impulslichtbogen 150
6.1.4 Der sprühlichtbogenähnliche Werkstoffübergang 154
6.1.5 Prozessinstabilitäten durch die Anwendung gefalzter Fülldraht- 154
elektroden
6.2 Energieeintrag in Zusatz- und Grundwerkstoff 155
6.2.1 Gesamtenergieeintrag 155
6.2.2 Energieeintrag in den Zusatzwerkstoff 156
6.2.3 Umgesetzte Leistung in der Lichtbogensäule beim Schweißen 162
im modifizierten Kurzlichtbogen
6.2.4 Energieeintrag in den Grundwerkstoff durch den Lichtbogen 162
6.3 Aufmischung 165
6.3.1 Steuerung der Aufmischung mittels Reduktion der zugeführten 165
elektrischen Leistung unter Anwendung von Fülldrahtelektroden
6.3.2 Steuerung der Aufmischung mittels Modifizierung des grund- 184
werkstoffseitigen Wärmeflecks
6.3.3 Zusammenhang zwischen Aufmischung, Gefüge und Härte 187
6.4 Abrasiver Verschleiß in Abhängigkeit von Gefüge und Härte 192
6.5 Berechnung des Primärkarbidanteils in Abhängigkeit vom Auf- 197
mischungsgrad
6.6 Einfluss des Stickstoffs im Schweißprozessgas auf die Korrosions- 206
beständigkeit der Auftragschweißung
6.7 Auftragschweißen mit einer dicken Massivdrahtelektrode und 214
externer Drahtvorwärmung
6.8 Prozessbezogene Auflösungskinetik der Wolframkarbide 218
6.8.1 Charakterisierung der Pulverregime und der Wolframkarbide 218
6.8.2 Auflösung der Wolframkarbide 220
6.8.2.1 Auflösung der WSC-Karbide im eisen- und nickelhaltigen 220
Tropfe
Aufgepasst – Der Interaktionseffekt zwischen Aufmerksamkeit und Präsentationsdauer im Mere-Exposure-Effekt
No full textWiederholte Darbietungen eines neutralen Stimulus können laut Zajonc (1968) eine Einstellungsverbesserung dem Stimulus gegenüber hervorrufen. Der Zusammenhang zwischen der Präsentationshäufigkeit und der Präferenz ist bereits in zahlreichen Untersuchungen betrachtet worden und gilt als zentrale Größe des Mere-Exposure-Effekts. Weniger eindeutige Ergebnisse liegen dahingegen für den Einfluss der Präsentationsdauer vor (Bornstein, 1989). Obwohl sich eine Verknüpfung in der Verarbeitung von Häufigkeit und Dauer vermutet lässt, deuten die Ergebnisse auf einen negativen Effekt bei steigender Dauer hin. Mittels eines Online-Experiments (N=111) wurde der Einfluss der Präsentationsdauer unter aufrechterhaltender, erhöhter Aufmerksamkeit auf die Präferenz untersucht. Für die Aufmerksamkeitsmanipulation wurde zum einen die Farbigkeit der Zeichen variiert und zum anderen eine physische Aufgabe in Form des Faustballens gewählt. Es zeigte sich zwar kein Interaktionseffekt zwischen der Präsentationsdauer und der erhöhten Aufmerksamkeit, jedoch konnte in der Baseline ein statistisch bedeutsamer Effekt der Präsentationsdauer ermittelt werden
Einsatz optischer Pickup-Einheiten zum Condition Monitoring im Anwendungsfall eines Längsdrehprozesses
No full textVor dem Hintergrund einer messdatengetriebenen Instandhaltung und Prozessoptimierung gewinnen Konzepte wie Condition Monitoring zunehmend an Bedeutung.
Zur schnellen inline-Bewertung insbesondere zerspanender Fertigungsverfahren ist dazu die Messung mechanischer Schwingungen erforderlich. Berührungslose optische Sensorik spielt aufgrund hoher Auflösungen und Abtastraten eine wachsende Rolle. In diesem Gebiet positioniert sich die vorliegende Arbeit und leistet einen Beitrag für die alternative Schwingungssensorik. Für den Anwendungsfall eines zu überwachenden Längsdrehprozesses wird die astigmatische Fokusdetektion als einfaches Messverfahren sowie als Ergänzung zum bestehenden Technikstand identifiziert. Die Eignung dieses in optischen Leseköpfen (Pickup-Einheiten) verwendeten Verfahrens kann durch eine multikriterielle Bewertung anhand der Literatur beurteilt werden.
Simulationen sowie der Realaufbau eines prototypischen auf DVD-Pickup-Einheiten basierenden Vibrations-Messsystems lassen Erkenntnisse über die Skalierbarkeit und Handhabung des Ansatzes zu. Im Rahmen eines Feldtests des Pickup Messsystems werden Werkzeugschwingungen in einem Längsdrehprozess inline erfasst. Im Ergebnis lassen sich die entsprechenden Amplituden-Frequenz-Spektren des Messsignals mit nachträglichen Profilmessungen des Werkstücks vergleichen. Der vorgestellte Ansatz kann während der Bearbeitung einen Rückschluss auf die Werkstück-Welligkeit ermöglichen
Swiss-Roll Microbattery: Design, Fabrication, and Integration
Get PDFMicrobatteries are being considered as the critical components for portable and smart microelectronics, including remote sensors, micro-electromechanical systems, microrobots, implantable medical devices, and the Internet of Things, owing to their high energy densities, long life span, and facile on-chip integration. To date, tremendous efforts have been devoted to developing new methodologies for building high-performance microbatteries with minimum footprint areas. However, an effective and reliable fabrication procedure that is compatible with the modern microelectronics industry has not yet been reported for microbatteries so far. Two main issues need to be considered for the device design: (1) pursuing satisfying energy and power densities at limited footprint area is highly desired by constructing the 3D microelectrode architecture with high aspect ratio while reducing its footprint; (2) a novel technology is highly demanded to produce the 3D microstructure following an on-chip processing route which is compatible with the manufacturing procedure of microelectronic devices.
Rolled-up nanotechnology can transform a large-area planar precursor into a micrometer-sized Swiss-roll by careful strain-engineering and state-of-the-art micro-patterning techniques with a micro-origami self-assembly process, which reduces the device size for monolithic integration. This dissertation demonstrates brand-new 3D Swiss-roll microbatteries with high performance at a sub-square millimeter-scale by employing rolled-up nanotechnology. Two types of micro-batteries with different configurations have been designed and fabricated, including twin Swiss-roll and single Swiss-roll structures.
The twin Swiss-roll microbattery is fabricated based on two separated Swiss-roll micro-scaffolds with a parallel structure and controllable distance between them. The tuneable mesostructure benefits the mass loading of electroactive materials, rendering the excellent energy density at a greatly reduced footprint area. The twin Swiss-roll configuration is conducive to compatibility with novel battery chemistries due to its separated parallel Swiss-roll structure. In order to further decrease the overall footprint area, a single Swiss-roll configuration is designed for a fully integrated Swiss-roll microbattery. Micro-anode and micro-cathode are integrated into a single Swiss-roll configuration with an extremely small footprint area, which benefits the integration and miniaturization of microelectronics. Finally, an integrated device composed of a single Swiss-roll microbattery and UV photodetector is successfully fabricated within 1 mm2. The concept presented here enables the high-performance microbattery that can break through the limitation on microbattery’s footprint area, which opens up the new vision for the future on-chip microelectronics.:Table of contents
Chapter 1. Introduction 1
1.1. Background and motivation of this work 1
1.2. Dissertation structure 2
Chapter 2. Overview of 3D microbatteries 5
2.1. Electrochemical energy storage 5
2.2. Rechargeable zinc batteries 6
2.2.1. Alkaline rechargeable zinc batteries 7
2.2.2. Aqueous zinc ion batteries 8
2.2.3. Dual-ion hybrid zinc batteries 9
2.3. Configurations for 3D microbatteries 10
2.3.1. 3D sandwiched architecture 12
2.3.2. 3D interdigital architecture 13
2.3.3. Rolled-up microtubular architecture 15
2.4. Conclusion 17
Chapter 3. Overview of rolled-up technology 21
3.1. Self-rolled-up inorganic layers 21
3.2. Self-rolled-up polymeric shapeable platform 24
3.3. Applications of rolled-up nanomembranes for energy storage devices 26
3.3.1. Rolled-up active materials for LIBs 26
3.3.2. Rolled-up micro-platform for in-situ investigation 27
3.3.3. Rolled-up integratable 3D micro-capacitors/supercapacitors 29
Chapter 4. Experimental methods 35
4.1. Fabrication technologies 35
4.1.1. Photolithography 36
4.1.2. Electron beam evaporation 37
4.1.3. Magnetron sputtering deposition 38
4.1.4. Electrochemical deposition 39
4.2. Characterization methods 40
4.2.1. Scanning electron microscopy, focused ion beam milling, and energy dispersive spectrometry 40
4.2.2. X-ray diffraction 41
4.2.3. Raman spectroscopy 41
4.2.4. Electrochemical characterization 42
4.2.5. Finite element method simulations 43
Chapter 5. A twin Swiss-roll microbattery 45
5.1. Introduction 45
5.2. Fabrication and characterization of twin Swiss-roll microbattery 46
5.2.1. Reshape a 2D precursor to a 3D mesostructured Swiss-roll 46
5.2.2. The construction of Swiss-roll microelectrodes 48
5.3. Results and discussion 51
5.3.1. The encapsulation of twin Swiss-roll microbattery 51
5.3.2. Electrochemical performance of twin Swiss-roll microbattery 52
5.3.3. Practical applications of twin Swiss-roll microbattery 55
5.4. Conclusion 57
Chapter 6. A single Swiss-roll microbattery 59
6.1. Introduction 59
6.2. Fabrication of Swiss-roll Zn-Ag microbattery 60
6.2.1. Fabrication of micro-origami layer stack 61
6.2.2. Fabrication of battery components 63
6.2.3. Self-roll-up of single Swiss-roll microbattery 63
6.3. Results and discussion 65
6.3.1. Materials characterization 65
6.3.2. Electrolyte optimization 65
6.3.3. Electrochemical performance of single Swiss-roll microbattery 70
6.4. Conclusion 73
Chapter 7. Summary and outlook 75
7.1. Summary 75
7.2. Outlook 77
Bibliography 79
List of figures 87
List of tables 91
Versicherung 93
Acknowledgment 95
Publications and presentations 97
Curriculum vita 9
Neue Ansätze in der mechanischen Fügetechnik – Festigkeitswerte und Auslegungsmöglichkeiten
No full textIn der vorliegenden Habilitationsschrift werden im ersten Teil bekannte aber auch ausgewählte neue Verfahren zum Fügen von Metallen mit Kunststoffen vorgestellt und miteinander verglichen. Im zweiten Teil werden verschiedene Berechnungsmöglichkeiten für die Auslegung bzw. die Nachweisführung von mechanisch gefügten Verbindungen vorgestellt. Hierbei handelt es sich ebenfalls um bekannte Konzepte als auch um neue Konzepte aus eigenen Forschungsvorhaben. Anhand der Aufbereitung dieser Konzepte in Algorithmen nach DIN 66001 und der Bereitstellung von Beispielen, welche sich auf die Algorithmen beziehen, sind diese einfach anwendbar und für die studentische Ausbildung gut geeignet.:1 Bekannte und neue Fügeverfahren im Leichtbau
1.1 Einleitung zum ersten Kapitel
1.2 Clinchen
1.3 Ultrasonic Fusion Bonding and Clinching
1.4 Clinching with a lost Ring
1.5 Blindnieten
1.6 Flow Drilling Riveting
1.7 Zusammenfassung
2 Auslegungsmöglichkeiten und Bemessungskonzepte
2.1 Einleitung zum zweiten Kapitel
2.2 Berechnung von Vollnietverbindungen nach DIN EN 1993-1-8
2.3 Berechnung von Blindnietverbindungen nach J. Grandt
2.4 Berechnung von Clinch-, Stanzniet- und Blindnietverbindungen nach der GrenznahtfestigkeitIn the first part of this habilitation thesis, known but also selected new processes for joining metals with plastics presented and compared. In the second part, various calculation options for the design and verification of mechanically joined connections are presented. These are also well-known concepts as well as new concepts from our own research projects. Based on the processing of these concepts in algorithms according to DIN 66001 and the provision of examples that refer to the algorithms, they are easy to use and well suited for student training.:1 Bekannte und neue Fügeverfahren im Leichtbau
1.1 Einleitung zum ersten Kapitel
1.2 Clinchen
1.3 Ultrasonic Fusion Bonding and Clinching
1.4 Clinching with a lost Ring
1.5 Blindnieten
1.6 Flow Drilling Riveting
1.7 Zusammenfassung
2 Auslegungsmöglichkeiten und Bemessungskonzepte
2.1 Einleitung zum zweiten Kapitel
2.2 Berechnung von Vollnietverbindungen nach DIN EN 1993-1-8
2.3 Berechnung von Blindnietverbindungen nach J. Grandt
2.4 Berechnung von Clinch-, Stanzniet- und Blindnietverbindungen nach der Grenznahtfestigkei
Chemnitzer Linux-Tage 2019 - LocalizeIT Workshop
No full textDie Publikationen dieses Tagungsbandes sind im Themenfeld Information Retrieval und künstliche Intelligenz einzuordnen. Die Beiträge wurden als wissenschaftlicher Workshop im Rahmen von Vorträgen auf den Chemnitzer Linux Tagen 2019 präsentiert. Die dazugehörigen Beiträge wurden durch 2 Gutachtende einem Peer-Review Prozess unterzogen.:Recurrent Spatial Attention for Facial Emotion Recognition 1
V. Forch, J. Vitay, and F. H. Hamker
Image related metadata generation, storage and retrieval for big datasets 9
T. Kretzschmar, D. Kowerko
CNN-based Audio Classification for Environmental Sounds, Ambient Assisted Living and Public Transport Environments using an Extensive Combined Dataset 29
A. Sampath Kumar, R. Erler and D. Kowerko
Fehlerdetektion und -klassifikation bei Laserschneidprozessen mittels Deep Neural Networks 67
T. Schlosser, F. Beuth, M. Friedrich, D. Kowerko
Objektverfolgung durch Sensorfusion in Multisensorumgebungen 82
F. Schmidsberger, D. Kowerk