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Aus der Alten Aktienspinnerei wird die neue Universitätsbibliothek Chemnitz
Get PDFIn Chemnitz wird die Alte Aktienspinnerei – ein Industriegebäude aus dem 19. Jahrhundert – zur zentralen Universitätsbibliothek umgebaut. Es entsteht ein sehr besonderes Bibliotheksgebäude, in dem historische Elemente mit moderner Technik gepaart sein werden. Die Bibliothek will ein inspirierender Ort für alle werden, die an wissenschaftlicher Information interessiert sind, neue Erkenntnisse gewinnen wollen, sich treffen und austauschen möchten – und das rund um die Uhr als 24/7-Bibliothek.At Chemnitz, the 'Ancient Stock Spinning Mill' - an industrial building dating back to the 19th century - is reconstructed in order to become the Central University Library. A very particular library building will be resulting from this process combining historic elements with state-of-the-art technology. The library is supposed to become an inspiring location for everyone who is interested in gaining scientific information, gathering new insights, meeting other people as well as exchange experiences and ideas - and doing this day and night in a 24/7-library
Untersuchung der Einflussfaktoren auf den frequenzabhängigen Verlustfaktor an VPE-isolierten Mittelspannungskabeln
Get PDFDie Zustandsbewertung von Kabeln mit vernetzter Polyethylen-Isolierung (VPE) ist seit vielen Jahren eine große Herausforderung, da die Alterungsmechanismen nicht vollständig geklärt sind. Die Zuverlässigkeit der Ergebnisse von Verfahren zur Bewertung des integralen Zustandes der VPE-isolierten Mittelspannungskabel wird kontrovers diskutiert oder teilweise in Frage gestellt. Bei Kenntnis des Alterungsverhaltens und der wirkenden Einflussfaktoren kann Verlustfaktor tan δ der VPE-Mittelspannungskabel wichtige Hinweise auf den Zustand geben.
Bei der Bewertung des Zustandes auf Basis des Verlustfaktors tan δ müssen die in der VPE-Hauptisolierung befindlichen Zuschlagstoffe berücksichtigt werden. In Abhängigkeit der Zugaben von Homo- oder Co-Polymeren ist ein grundsätzlich unterschiedliches Alterungsverhalten möglich, das zu Fehlinterpretation führen kann. Die messtechnisch gewonnenen Aussagen wurden über ein Dreischicht-Modell bestätigt, mit dem das elektrische Verhalten der Kabelisolierung verifiziert werden konnte.
In der Arbeit werden wesentliche Schlussfolgerungen zur Auswirkung thermischer Beanspruchungen über der Einsatzdauer formuliert. Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem es perspektivisch möglich sein kann, den Zustand eines VPE-Kabels abzuschätzen. Das Verfahren reduziert den Einfluss der messspezifischen Faktoren.:Inhaltsverzeichnis i
Abkürzungsverzeichnis i
Symbolverzeichnis iii
Kurzfassung v
Danksagung vi
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Bisherige Anwendungen der Verlustfaktormessungen an VPE-Kabeln 3
1.3 Zielsetzung der Arbeit 6
1.4 Struktur der Arbeit 8
2 Eigenschaften von VPE-Kabeln 11
2.1 Aufbau der VPE-Kabel 11
2.2 Entwicklung der Kunststoff-Kabeltechnologie 12
2.3 Struktur und Morphologie von PE/VPE-Isolierungen 15
2.4 Zusammensetzung und Eigenschaften der halbleitenden Schichten 18
2.5 Alterungsmechanismen bei VPE-Kabeln 19
3 Dielektrische Eigenschaften von VPE-Kabeln 23
3.1 Dielektrischer Verlustfaktor 23
3.2 Polarisationsmechanismen der PE/VPE-Isolierung 23
3.3 Leitungsmechanismen im Polyethylen 25
3.4 Ersatzanordnungen zur Nachbildung des Verlustfaktors 28
3.5 Dreischicht-Modell zur Nachbildung des Verlustfaktors 35
3.5.1 Aufbau des Simulations-Dreischicht-Modells 43
3.5.2 Materialparameter der drei Kabelhauptschichten 45
4 Verlustfaktormessungen an VPE-Kabeln 49
4.1 Messeinrichtungen zur Verlustfaktormessung 49
4.1.1 Frequenzbereichsspektroskopie (FDS-Messung) 49
4.1.2 Vektorielle Impedanzmessung (VI-Messung) 50
4.2 Umfang der Prüfobjekte 51
4.3 Konfektionierung der VPE-Kabel 53
4.4 Aufnahme einer Verlustfaktor-Referenzkurve 56
4.5 Störeinflüsse auf die Messung des Verlustfaktors 56
4.5.1 Äußere Einflüsse 57
4.5.2 Innere Einflüsse 58
4.6 Versuchsvorbereitung und -durchführung 62
4.6.1 Einfluss der Temperaturabhängigkeit auf den Verlustfaktor 62
4.6.2 Einfluss der thermischen Beanspruchung auf den Verlustfaktor 62
4.6.3 Einfluss der Einwirkung von Wasser auf den Verlustfaktor 63
5 Auswertung und Diskussion der Messergebnisse 66
5.1 Frequenzabhängigkeit des Verlustfaktors 66
5.1.1 Neuwertige VPE-Kabel 66
5.1.2 Betriebsgealterte VPE-Kabel 73
5.2 Spannungsabhängigkeit des Verlustfaktors 76
5.2.1 Spannungsabhängigkeit im Frequenzbereich 40 – 280 Hz 76
5.2.2 Spannungsabhängigkeit bei einer Frequenz von 0,1 Hz 79
5.3 Einflussfaktoren auf den frequenzabhängigen Verlustfaktor 81
5.3.1 Temperaturabhängigkeit des Verlustfaktors 81
5.3.2 Abhängigkeit des Verlustfaktors von der thermischen Beanspruchung 90
5.3.3 Abhängigkeit des Verlustfaktors von der Wasserlagerung 94
6 Zusammenfassung und Ausblick 97
Anhang 103
Abbildungsverzeichnis 105
Tabellenverzeichnis 109
Literaturverzeichnis 110
Thesen 12
Die Rabensteiner Fehde
Get PDFPauline Pötzsch befasst sich in ihrem Artikel mit der Burg Rabenstein in Chemnitz im Mittelalter, dem herrschenden Adelsgeschlecht sowie den herrschaftliche Konflikten um diese Ortschaft
Reibdauerbeanspruchte Stahl-Kontakte: Auslegung und Bewertung mittels systemspezifischer Reibkorrosionsfaktoren
Get PDFDie Dissertation beschäftigt sich mit der grundlagenorientierten Untersuchung reibdauerbeanspruchter Stahl-Kontakte und deren Festigkeitsbewertung. Die Besonderheit bei der Bewertung reibdauerbeanspruchter Kontakte stellt die zusätzlich zur spannungsmechanischen Beanspruchung vorliegende tribologische Beanspruchung des Werkstoffes dar. Die ursächlich auf eine Anrissinitiierung in der Bauteiloberfläche zurückzuführende niedrigere Ermüdungsfestigkeit reibdauerbeanspruchter Bauteilverbindungen, zeigt sich in Abhängigkeit des Fugendrucks, des Schlupfes und des Werkstoffes. Basierend auf den genannten Einflussgrößen konnte in der vorliegenden Arbeit ein Berechnungsverfahren erarbeitet werden, welches eine betriebssichere Auslegung reibdauerbeanspruchter Fügeverbindungen ermöglicht. Das Verfahren basiert auf dem örtlichen Konzept der FKM-Richtlinie „Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile“ und implementiert den Schadenfall der Reibdauerermüdung durch einen Oberflächeneinflussfaktor, dem sogenannten Reibkorrosionsfaktor. Die tribologischen Beanspruchungsparameter Schlupf und Fugendruck werden dabei über eine Worst-Case-Betrachtung berücksichtigt. Durch eine von der Zugfestigkeit des Grundwerkstoffes abhängige Darstellung des Reibkorrosionsfaktors, konnte darüber hinaus eine systemspezifische Berechnung der Ermüdungsfestigkeit erreicht werden. Die Validierung des Berechnungsverfahrens erfolgte an einer Pleuelverbindung.The doctoral thesis investigates basically the fretting fatigue strength of steel contacts and their strength assessment. Especially the tribological loading conditions which are present at the contact surface cause a specific method of the strength assessment of joined contacts. In this context, the lower fatigue strength of component connections under tribological loading conditions, which is the result of crack nucleation at the component surface, depends on the contact pressure, the slip and the basic-material. Based on these parameters, a calculation method was developed in the present study which allows a reliable design of component connections under fretting conditions. This method is based on the local concept of the FKM-guideline 'Rechnerischer Festigkeitsnachweis für Maschinenbauteile' and introduces the fretting fatigue failure mechanism by a surface factor, the so-called fretting factor. These fretting factors are calculated empirically and based on a worst-case approach of the tribological parameters slip and contact pressure. Furthermore it is possible to determine the fretting factor according to the tensile strength of the basic-material. As a result of this, it is possible to calculate the system-specific fretting fatigue strength of joined steel-components. The improved calculation accuracy of the strength assessment was validated on connecting rods
Erzeugung von Testdaten für automatisiertes Fahren auf Basis eines Open Source Fahrsimulators
No full textDie Komplexität der Systeme in Fahrzeugen nimmt ständig zu. Ein wichtiger Schritt im Entwicklungsprozess solcher Systeme ist die Durchführung von Tests. Diese Tests sind notwendig, um die Zuverlässigkeit von autonomen und teilautomatisierten Fahrzeugen zu gewährleisten. Um die verwendeten Algorithmen zu testen sind vielfältige Testdaten erforderlich. Diese können z.B. auf
Testfahrten unter realen Bedingungen gesammelt werden. Solche Testfahrten sind allerdings sehr aufwändig und setzen voraus, dass die Systeme bereits vollständig im Fahrzeug integriert sind. Auch die Reproduzierbarkeit bestimmter Situationen ist schwierig. Um eine bessere Reproduzierbarkeit von Fehlern beim Testen der Systeme zu erlangen wird Simulationssoftware eigesetzt. Mithilfe von Simulationssoftware lassen sich Fahrzeuge und deren Sensoren modellieren. Die meisten Fahrsimulatoren bieten eine Schnittstelle, mit der Sensoren
(z.B. LIDAR) zum Fahrzeug hinzugefügt und deren Daten ausgelesen werden können. Diese Arbeit zeigt, wie mit virtuellen Sensoren eines Fahrsimulators simulierte Testdaten generiert werden können. Dabei wird auch untersucht, ob der Simulator zur Erzeugung spezieller Testdaten, z.B. für Auto-Calibration Algorithmen von Kameras, verwendet werden kann. Für die Erzeugung dieser Daten werden neue Sensormodelle entwickelt. Alle gesammelten Daten werden synchron in einem festgelegten Format abgespeichert. Um eine einfache Benutzbarkeit für Nicht-Entwickler zu gewährleisten, wird außerdem ein generisches Konfigurationstool entwickelt. Damit lassen sich die verwendeten Sensoren und deren Parameter festlegen
Die mittelalterliche Bleiche in Chemnitz
No full textMartin Clauss befasst sich in seinem Artikel ausgehend von den zeitgenössischen Quellen mit der Geschichte der Chemnitzer Bleiche im Mittelalter
Gesten - gestern, heute, übermorgen. Vom Forschungsprojekt zur Ausstellung
No full textDas Buch „Gesten -gestern, heute, übermorgen: Vom Forschungsprojekt zur Ausstellung', herausgegeben von Ellen Fricke und Jana Bressem, ist eine Publikation zwischen Katalog, Kunst und Wissenschaft. Aus unterschiedlichen Perspektiven wird ein Rundgang durch die Ausstellung „Gesten - gestern, heute, übermorgen' präsentiert, die im Industriemuseum Chemnitz sowie den Museen für Kommunikation in Berlin und Frankfurt zu sehen war und noch zu sehen ist. Artikel, Interviews und Fotodokumentationen stellen die Exponate in den Kontext von Forschung und ästhetischer Reflexion und möchten einen gesellschaftlichen Diskurs zur Welt von morgen und übermorgen anstoßen.:I Gesten – gestern, heute, übermorgen
II Hände und Objekte in Sprache, Kultur und Technik
III Wie Gesten und Hände sich wandeln: Evolution, Anthropologie, Technologie
IV Hände, Dinge und Gesten ästhetisch reflektiert: Interviews und Texte
V Industriekultur im Wandel: Vom Handgriff zur Gestensteuerung
VI DokumentationThe book „Gestures - past, present, future: From a research project to an exhibition', edited by Ellen Fricke and Jana Bressem, is a publication between catalogue, art, and science. From different disciplines, it presents a tour through the exhibition „gestures - past, present, future' that was and is shown in the Saxon Museum of Industry in Chemnitz and the Museums for Communication in Berlin and Frankfurt Main. Articles, interviews, and photo documentations put exhibits into the context of science as well as aesthetic reflection and hope to initiate a societal discourse about the world of tomorrow and the day after tomorrow.:I Gesten – gestern, heute, übermorgen
II Hände und Objekte in Sprache, Kultur und Technik
III Wie Gesten und Hände sich wandeln: Evolution, Anthropologie, Technologie
IV Hände, Dinge und Gesten ästhetisch reflektiert: Interviews und Texte
V Industriekultur im Wandel: Vom Handgriff zur Gestensteuerung
VI Dokumentatio
Synthese funktionaler organisch/anorganischer Hybridmaterialien und deren Anwendung zur Gestaltung von Grenz- und Oberflächen
No full textIn der vorliegenden Arbeit werden Zwillingsmonomere, die eine Aminogruppe über eine Alkylkette kovalent am Siliziumatom gebunden tragen, synthetisiert, organisch/anorganischen Hybridmaterialien aus diesen Monomeren hergestellt und in der Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbunde angewendet.
Über Reaktionen der Aminogruppe mit Benzaldehyden und cyclischen Carbonsäureanhydriden am Zwillingsmonomer 2-(3-Amino-n-propyl)-2-methyl-4H-1,3,2-benzodioxasilin können weitere funktionale Zwillingsmonomere synthetisiert werden.
Bei der Herstellung von Hybridmaterialien liegt der Fokus auf der simultanen Zwillingspolymerisation der funktionellen Monomere mit dem Monomer 2,2’-Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin]. Die erhaltenen Materialien werden mittels spektroskopischer und thermischer Verfahren untersucht. Die Zugänglichkeit der Aminogruppe in den Hybridmaterialien wird mittels Modellreaktionen untersucht.
Die Zwillingsmonomere werden zudem auf verschiedene Metallsubstrate aufgebracht, polymerisiert und anschließend hinsichtlich der Oberflächenrauheit, Abriebfestigkeit und Oberflächenpolarität untersucht. Die in der Beschichtung integrierte Aminogruppe kann zur kovalenten Anbindung eines Maleinsäureanhydrid-Copolymers genutzt werden.
Bei der Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbunden werden Press- und Spritzgießverfahren genutzt. Hier können die funktionellen Zwillingsmonomere erfolgreich als Haftvermittler eingesetzt und auf verschiedene Metall/Thermoplast-Kombinationen angewendet werden.:Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Einleitung und Motivation
1.2 Zielsetzung
2 Kenntnisstand
2.1 Leichtbau, Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
2.1.1 Metall/Kunststoff-Hybridbauteile
2.1.2 Haftungsmechanismen
2.1.3 Methoden zur Vorbehandlung einer Metalloberfläche für die Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbunde
2.1.4 Prüfmethoden
2.2 Organisch/anorganische Hybridmaterialien
2.2.1 Klassifizierung von Kompositen und Hybridmaterialien
2.2.2 Synthesestrategien
2.2.3 Zwillingspolymerisation
3 Ergebnisse und Diskussion
3.1 Amino-funktionalisierte Zwillingsmonomere
3.1.1 Synthese von amino-funktionalisierten Zwillingsmonomeren
3.1.2 Synthese von amino-funktionalisierten organisch/anorganischen Hybridmaterialien
3.1.3 Charakterisierung der organisch/anorganischen Hybridmaterialien
3.1.4 Zugänglichkeit der funktionellen Gruppe der organisch/anorganischen Hybridmaterialien
3.1.5 Trifunktionelles Zwillingsmonomer
3.2 Derivatisierung der amino-funktionalisierten ZM
3.2.1 Bildung einer Amidbindung
3.2.2 Bildung eines Azomethins
3.3 Verwendung der (simultaner) Zwillingspolymerisation zur Gestaltung von Oberflächen
3.3.1 Beschichtung unterschiedlicher Metallsubstrate
3.3.2 Mikroverschleiß
3.3.3 Optimierung des Beschichtungsvorgangs zur Generierung dünner Schichten .
3.3.4 Funktionalisierung mit Maleinsäureanhydrid-(MSA)-Copolymer
3.4 Herstellung von Metall/Kunststoff-Verbunde
3.4.1 Herstellung im Pressverfahren
3.4.2 Herstellung im Spritzgießprozess
3.4.3 Allgemeine Betrachtungen zur Verbundfestigkeit
4 Zusammenfassung und Ausblick
4.1 Zusammenfassung
4.2 Ausblick
5 Experimenteller Teil
5.1 Geräte und Chemikalien
5.2 Synthese
5.2.1 2,2’-Spirobi[4H-1,3,2-benzodioxasilin] (1)
5.2.2 Synthese von amino-funktionalisierten Zwillingsmonomeren
5.2.3 Derivatisierung von 2-(3-Amino-n-propyl)-2-methyl-4H-1,3,2-benzodioxasilin (2)
5.3 Organisch/anorganische Hybridmaterialien
5.3.1 Synthese organisch/anorganische Hybridmaterialien
5.3.2 Extraktion der Hybridmaterialien
5.3.3 Umsetzung der Hybridmaterialien mit Aldehyden
5.3.4 Umsetzung der Hybridmaterialien mit tert-Butylglycidylether (t-BGE)
5.3.5 Umsetzung der Hybridmaterialien mit Methyliodid
5.4 Herstellung von Schichten mittels Zwillingspolymerisation
5.4.1 Materialien
5.4.2 Beschichtungsvorgang
5.4.3 Funktionalisierung mit MSA-Copolymer
5.4.4 Mikro-Ritzprüfung
5.4.5 Bestimmung der Schichtdicke mittels Rasterkraftmikroskopie
5.5 Herstellung von Metall/Kunstsoff-Verbunde
5.5.1 Verwendete Materialien
5.5.2 Herstellung im Pressverfahren
5.5.3 Herstellung im Spritzgießprozess
5.5.4 Prüfung
6 Anhang
6.1 Zusammensetzung Hybridmaterialien
6.2 TG-MS-Analyse der Verbindungen 1, 2, 9, 10 und 11
6.3 Thermisches Verhalten – Beobachtung DSC
6.4 1H-13C-Korrelationsspektren (gs-HSQC) ausgewählter Extrakte
6.5 XPS-Analyse der Hybridmaterialien
6.6 Betrachtungen zum Reaktionsfortschritt bei der Herstellung von Hybridmaterialien
6.7 Bestimmung der Schichtdicke mittels Rasterkraftmikroskopie - Beispiel
6.8 Bruchbilder
Literaturverzeichnis
Danksagung
Selbstständigkeitserklärung
Lebenslauf
Publikationen und Posterpräsentatione
Prozessregelungen durch piezoelektrisch erweiterte Umformwerkzeuge
No full textUm immer strengere Umweltauflagen zu erfüllen, wird zur Gewichtsreduzierung bei Automobilen auf Leichtbau gesetzt. Infolgedessen findet auch beim Herstellen von Karosserieblechteilen ein verstärktes Ausreizen des Werkstoffes statt. Erschwert wird dies durch den Trend zu komplexeren Bauteilgeometrien und markanterer Designsprache. Daher wird der Herstellungsprozess mehr und mehr an den Grenzbereichen der Stabilität betrieben. Piezoelektrische Aktoren (PA) können dabei so eingesetzt werden, dass der Umformprozess um zusätzliche Einflussparameter erweitert wird. Sie beeinflussen dabei die Materialbewegung
lokal und können dadurch zu einer Steigerung der Effizienz beitragen. Im Rahmen der Dissertation wurden PA in die Matrize eines Großserien-Umformwerkzeugs (Karosseriebauteil einer Reserveradmulde) implementiert und hinsichtlich der Eignung für die Prozessregelung untersucht. Dabei wurden verschiedene Sensoren berücksichtigt, wobei sich Triangulationslaser zur Messung der Materialbewegung an der Platinenkante am besten eigneten. Es wurde die Wechselwirkung der PA auf die Materialbewegung empirisch und unter Verwendung statistischer Versuchsplanung ermittelt. Ein FE-Modell unterstützte die Prozessbeschreibung. Aus den Versuchsergebnissen wurde mittels Regressionsanalyse ein Polynomialmodell zur weiteren Untersuchung berechnet. Ausgehend von den Erkenntnissen über das Prozessverhalten wurden unter Verwendung der getesteten Sensoren Regelkreise aufgebaut. Zum einen wurde ein iterativer Ansatz untersucht, der nach jedem Umformvorgang die Regelabweichung ermittelt und durch Einsetzen der PA versucht, diese im Folgehub zu minimieren. Es konnte nachgewiesen werden, dass der Prozess auf diese Weise stabilisiert werden kann. Des Weiteren wurde eine In-Prozess-Regelung implementiert, welche die Regelabweichung kontinuierlich über den Prozess minimierte. Als Führungsgröße wurde eine Referenzkurve aus einer Schar von Gutteilen verwendet. Es zeigten sich eine verbesserte Bauteilqualität und ein Ausgleichen von Störgrößen.:Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
1 Einleitung
2 Wissenschaftlicher Erkenntnisstand
2.1 Grundlagen der Blechumformung
2.2 Prozessregelung eines Umformvorgangs
2.3 Messeinrichtungen in Umformprozessen
2.4 Piezoelektrische Aktoren in Umformwerkzeugen
2.5 Diskussion zum wissenschaftlichen Erkenntnisstand
3 Auswahl großserientauglicher Sensorik zum Aufbau der Prozessregelung
3.1 Anforderungen an großserientaugliche Sensorik
3.2 Bewertungsmatrix einer Auswahl großserientauglicher Sensoren
4 Forschungsschwerpunkte und -hypothesen
5 Voruntersuchungen
5.1 Vorstellung des Versuchswerkzeug sowie der -geometrie
5.2 Untersuchung potenzieller Sensoren auf Beobachtbarkeit des Prozesses
5.3 Untersuchung der piezoelektrischen Aktoren
5.3.1 Prozessbeschreibung mit integrierten piezoelektrischen Aktoren
5.3.2 Versuchsaufbau mit integrierten piezoelektrischen Aktoren
5.3.3 Untersuchung der piezoelektrischen Aktoren auf Eignung im Prozess
5.3.4 Untersuchung der piezoelektrischen Aktoren auf Steuerbarkeit des Prozesses
6 Modellbildung
6.1 Versuchsplanung
6.2 Modellarten
6.3 Versuchsergebnisse und Modellvorstellung
6.4 Modellvergleich der Ziehkissenarten auf den Einfluss der PA
7 Prozessregelungsansätze
7.1 Iterative Regelung der Materialbewegung
7.1.1 Aufbau und Grundlagen der iterativen Regelung
7.1.2 Verifikation 1: Konvergenzverhalten bei gesetzten Zielen
7.1.3 Verifikation 2: Prozessregelung bei Prozessgrenzenüberschreitung
7.1.4 Diskussion der iterativen Prozessregelung
7.2 In-Prozess-Regelung der Materialbewegung
7.2.1 Aufbau und Grundlagen der In-Prozess-Regelung
7.2.2 Verifikation der In-Prozess-Regelung anhand empirischer Versuche
7.3 Ergebnisdiskussion und Gegenüberstellung der Regelungsansätze
8 Zusammenfassung und Ausblick
Literaturverzeichnis
Allgemeine Ergänzunge
Modellierung des mechanischen Verhaltens der Komponenten eines intrinsischen Hybridverbundes
Get PDFDurch die Kombination verschiedener Werkstoffklassen ermöglichen Hybridverbunde die Entwicklung von Strukturbauteilen, die sich beispielsweise durch eine hohe Festigkeit bei einem gleichzeitig geringen Gewicht auszeichnen. Trotz des großen Einsatzpotentials wurden Hybridverbunde, begründet durch eine kostenintensive und zeitaufwendige Fertigung, bislang nicht für Großserienbauteile vorgesehen. Mit der Konzeption intrinsischer, das heißt einstufiger, Produktionsprozesse wird es jedoch gelingen die Attraktivität zu steigern und damit die Anwendung von Hybridverbunden unter anderem auch in der Automobilindustrie zu etablieren. Exemplarisch soll im Rahmen dieser Arbeit die Entwicklung eines intrinsischen Hybridverbundes für crashbelastete Strukturbauteile simulativ begleitet werden. Der dabei betrachtete Hybridverbund besteht aus einem endlosfaserverstärktem Kunststoff, in den ein metallischer Einleger eingebracht ist. Zur Realisierung der Anbindung der Komponenten sieht das Konzept des Hybridverbundes die Kombination von Form- und Stoffschluss vor. Dabei resultiert der Stoffschluss aus der Beschichtung des metallischen Einlegers, die die Ausbildung eines Interface bewirkt. Zur Realisierung des Formschlusses werden während des überlagerten Umformprozesses lokal Formschlusselemente des metallischen Einlegers in den endlosfaserverstärkten Kunststoff gepresst. Dadurch weisen die resultierenden Bauteile eine komplexe innere Struktur auf, die die simulative Analyse und damit die Bauteilauslegung erschwert.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht in der Modellierung und Simulation dieses intrinsischen Hybridverbundes. Dazu ist zunächst das Materialverhalten aller Komponenten durch adäquate Materialmodelle für große Deformationen abzubilden. Für deren Entwicklung wird ein Konzept zur Materialmodellierung aufgegriffen und erweitert, das die Formulierung auf der Basis direkt verschalteter rheologischer Elemente ermöglicht. Nach entsprechenden Parameteridentifikationen werden die Materialmodelle im Rahmen von Finite-Elemente-Simulationen eines aus dem Hybridverbund gefertigten Demonstratorbauteils angewendet. Dabei ermöglicht das Vorgehen zur Modellerstellung die Berücksichtigung und Bewertung von Einflüssen der intrinsischen Fertigung auf das Bauteilverhalten.Hybrid parts, combining for example low weight with high strength, are based on the combination of different material classes. Despite an enormous potential for applications, hybrid composites are not well established for large series parts due to the expensive and complex production. To increase the number of applications, intrinsic, i.e. single-step, manufacturing processes are designed. Within this work, the development of an intrinsic hybrid composite for crash-relevant structural parts is supported by simulations. The considered hybrid composite is made up of a fibre-reinforced polymer, in which a metallic insert is integrated. The connection between these components is based on a combination of geometrical form fit and adhesive bonding. On one hand, adhesive bonds result from a coating of the metallic insert. On the other hand, local form fit elements are pressed into the fibre reinforced polymer during the global forming process. Consequently, the resulting parts, manufactured in just one step, show a complex inner structure, which make simulative analyses and dimensioning more difficult.
Within the work at hand, the main research goal is the modelling and simulation of this intrinsic hybrid composite. To this end, the mechanical behaviour of all individual components has to be described by appropriate material models at large strains. For those developments, a concept of material modelling, which enables the formulation based on directly connected rheological elements, is adopted and extended. After identifying the according material parameters, these material models are applied within finite element simulations of a demonstrator made up of the hybrid composite. Thereby, the applied procedure for creating finite element models allows to consider and evaluate how the intrinsic manufacturing process affects the mechanical behaviour of the parts