Gondang: Jurnal Seni dan Budaya
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Final Report
No full textNitriding of modern stainless steels, i.e. super austenite, duplex and precipitation hardening grades was investigated using in-situ XRD during nitriding and sputter depth profiling in conjunction with SEM/EDX/EBSD as well as ToF-SIMS. The aim was to elucidate fundamentals of nitrogen diffusion, phase formation and phase stability. The combination of the different methods is the only possibility to understand the response of the steel grades to the nitrogen insertion in detail.
Super austenitic steel behaves similar to austenitic steel, yet the onset of the decay of the expanded phase is at lower temperatures, respective earlier for super austenites, as deduced from cluster ion analysis in ToF-SIMS mapping the local atomic neighbours inside the material as function of depth. At the same time, a more complex lattice expansion – independent from the nitrogen concentration is observed. For duplex steel, similar amounts of nitrogen are incorporated, with a rather analogous diffusion rate, in austenitic and ferritic grain. However, expanded austenitic grains contrast here with ferritic grains: The latter ones exhibit a very large defect density (due to a lower nitrogen solubility) with a nearly complete loss of XRD information from these grains. For precipitation hardening steels, a very fast nitrogen diffusion accompanied by a complex transformation into a micro- or nanocrystalline structure is observed. Furthermore, the stability of expanded austenite during annealing in vacuum without additional nitrogen supply was investigated. In contrast to the direct nitriding process where CrN formation starts at the surface, here the CrN formation starts simultaneously throughout the whole expanded austenite layer.Das Nitrieren moderner nichtrostender Stähle, d.h. Superaustenit-, Duplex- und Ausscheidungshärtungsstähle, wurde mit Hilfe von In-situ-Röntgendetektion während des Nitrierens und der Tiefenprofilierung mittels Sputtern in Verbindung mit SEM/EDX/EBSD sowie ToF-SIMS untersucht. Ziel war es, die Grundlagen der Stickstoffdiffusion, der Phasenbildung und der Phasenstabilität zu klären. Die Kombination der verschiedenen Methoden ist die einzige Möglichkeit, die Reaktion der Stahlsorten auf die Stickstoffeinbringung im Detail zu verstehen. Superaustenitischer Stahl verhält sich ähnlich wie austenitischer Stahl, jedoch setzt der Zerfall der expandierten Phase bei Superausteniten bei niedrigeren Temperaturen bzw. früher ein, wie aus der Cluster-Ionen-Analyse mit ToF-SIMS, die die lokalen atomaren Nachbarn im Material als Funktion der Tiefe abbildet, hervorgeht. Gleichzeitig wird eine komplexere Gitterausdehnung - unabhängig von der Stickstoffkonzentration - beobachtet. Bei Duplexstahl werden ähnliche Stickstoffmengen mit einer relativ ähnlichen Diffusionsgeschwindigkeit in austenitische und ferritische Körner eingebaut. Die expandierten austenitischen Körner stehen jedoch im Gegensatz zu den ferritischen Körnern: letztere weisen eine sehr hohe Defektdichte auf (aufgrund einer geringeren Stickstofflöslichkeit), wobei die XRD-Informationen dieser Körner fast vollständig verloren gehen. Bei ausscheidungshärtenden Stählen wird eine sehr schnelle Stickstoffdiffusion beobachtet, die mit einer komplexen Umwandlung in eine mikro- oder nanokristalline Struktur einhergeht. Darüber hinaus wurde die Stabilität von expandiertem Austenit während des Temperns im Vakuum ohne zusätzliche Stickstoffzufuhr untersucht. Im Gegensatz zum direkten Nitrierprozess, bei dem die CrN-Bildung an der Oberfläche beginnt, setzt hier die CrN-Bildung gleichzeitig in der gesamten Schicht aus expandiertem Austenit ein
Layout Topology Optimization of Unconventionally Stiffened CFRP-Structures Considering Manufacturing Constraints
No full textKohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) haben Aluminium in modernen Verkehrsflugzeugen weitgehend ersetzt, doch die traditionelle Stringer-Spant-Bauweise schöpft das Leichtbaupotenzial nicht aus. Der Einsatz einer Topologieoptimierung zur lastpfadgerechten Positionierung der Rumpfversteifungen verspricht hohe Gewichtseinsparungen. Allerdings erschweren die resultierenden, unkonventionellen Anordnungen die Auswahl, Strukturauslegung und Fertigung geeigneter Versteifungslayouts erheblich. Da strukturmechanische Berechnungen rechenintensiv sind und Fertigbarkeit erst nachgelagert überprüft wird, scheitern unkonventionelle Konzepte meist an aufwändigen Iterationsschleifen. Im Projekt wurde eine integrierte, zweistufige Bewertungsmethode zur effizienten Identifizierung strukturell optimaler und fertigungsgerechter Versteifungslayouts entwickelt. Für die ersten Bewertungsebene wurde ein Algorithmus entwickelt, der Layouts gegen strukturmechanische Ausschlusskriterien abgleicht und ungeeignete Varianten automatisch aussortiert. Die Festlegung auf 45°- bzw. 30°/60°-Winkel vermeidet kritische Herstellungswinkel und komplexe Laminatsituationen in den Kreuzungsbereichen. Eine strategische Neuausrichtung in der zweiten Bewertungsebene ermöglicht die Ableitung präziser Geometrie-, Gewichts- und Kostendaten für beliebige Layouts anstatt ungenauer Parameterbereiche. Ein automatisierter Algorithmus leitet herstellbare Omega-Profile ab, die strukturelle Anforderungen maximieren. Statt statischer Designregeln wurden dynamische, parametrische Prozessgrenzenmodelle implementiert, die Fertigbarkeitsgrenzen direkt aus konfigurierbaren Systemparametern berechnen und systemagnostische Übertragbarkeit gewährleisten. Die entwickelten Prozessmodelle ermöglichten die systematische Formalisierung von AFP-Fertigungswissen und helfen somit, Verbesserungspotenzial bei Fertigungsanlagen aufzudecken. Prozessanalysen unterstrichen, dass Kostenoptimierung eine untergeordnete Rolle gegenüber Strukturintegrität spielt. Es wurde nachgewiesen, dass vereinfachte Simulationsmodelle zur Strukturberechnung die Rechenzeit im Vergleich zu detaillierten Modellen mit vielen Freiheitsgraden signifikant reduzieren können. Gleichzeitig zeigte sich, dass die vereinfachte Modellierung in bestimmten Lastfällen Abweichungen erzeugt, die für den Vorentwurf nicht akzeptabel sind. Besonders die große Vielfalt möglicher Versteifungstopologien und -profile gestaltete die Entwicklung eines universell anwendbaren Ansatzes zur reduzierten Modellierung anspruchsvoll. Daraus ergibt sich ein klarer Bedarf für weiterführende Forschung, um robuste Methoden für die zuverlässige und zugleich effiziente Auslegung komplexer Versteifungsstrukturen zu entwickeln. Die im Rahmen des Projektes vorgestellten Ergebnisse haben das Verständnis zur Bewertung von unkonventionell versteiften Strukturen im frühen Vorentwurf signifikant erweitert und ermöglichen es, Layouts fundiert hinsichtlich Masse, Herstellkosten und Herstellbarkeit zu bewerten.Carbon-fibre-reinforced plastics (CFRP) have largely replaced aluminum in modern commercial aircraft, yet the traditional stringer-frame construction does not fully exploit the lightweight potential. The use of topology optimization for loadpath-oriented positioning of fuselage stiffeners promises high weight savings. However, the resulting unconventional arrangements significantly complicate the selection, structural design, and manufacturing of suitable stiffener layouts. Since structural mechanical calculations are computationally intensive and manufacturability is only verified downstream, unconventional concepts typically fail due to elaborate iterative loops. The project developed an integrated, two-stage evaluation method for efficiently identifying structurally optimal and manufacturable stiffener layouts. For the first evaluation level, an algorithm was developed that compares layouts against structural mechanical exclusion criteria and automatically eliminates unsuitable variants. The definition of 45° and 30°/60° angles avoids critical manufacturing angles and complex laminate situations in intersection areas. A strategic reorientation in the second evaluation level enables the derivation of precise geometry, weight, and cost data for arbitrary layouts instead of imprecise parameter ranges. An automated algorithm derives manufacturable omega-profiles that maximize structural requirements. Instead of static design rules, dynamic, parametric process boundary models were implemented that calculate manufacturability limits directly from configurable system parameters and ensure systemagnostic transferability. The developed process models enabled the systematic formalization of AFP manufacturing knowledge and thus help to identify potential for improvement in manufacturing equipment and process. Process analyses emphasized that cost optimization plays a subordinate role compared to structural integrity. It was demonstrated that simplified simulation models for structural calculation can significantly reduce computing time compared to detailed models with many degrees of freedom. Simultaneously, it was shown that simplified modeling generates deviations in certain load cases that are not acceptable for preliminary design. Particularly the large variety of possible stiffener topologies and profiles made the development of a universally applicable approach for reduced modeling challenging. This results in a clear need for further research to develop robust methods for reliable and simultaneously efficient modeling of complex stiffener structures. The results presented within the project have significantly expanded the understanding for evaluating unconventionally stiffened structures in early preliminary design and enable layouts to be assessed soundly regarding mass, manufacturing costs, and manufacturability
Abschlussbericht zum Teilvorhaben des Instituts für Flugzeugbau der Universität Stuttgart : Teilarbeitspakete 1.2.4 und 2.3.3 : LuFo VI-2
No full textDer Abschlussbericht zum LuFo VI-2 Verbundvorhaben KONKAV fasst die Projektergebnisse hinsichtlich der Untersuchungen zu Preform- und Infusionsprozessen für Ultraleichtbauweisen mit Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) zusammen. Außerdem wird die Entwicklung von Fertigungskonzepten auf Basis adaptiver Werkzeuge für Kabinenstrukturen dargestellt. Ziel des Vorhabens war die signifikante Reduktion von CO₂-Emissionen in der Herstellung von FKV. Gleichzeitig sollten durch formadaptive Werkzeuge und materialeffiziente Ablagestrategien Materialeinsatz, Verschnitt sowie Lagerkosten nachhaltig gesenkt werden
Sachbericht zum Verwendungsnachweis
No full textDie gemeinsame Zielsetzung im Verbundprojekt HyLeiT und der Plattform H2Giga insgesamt war es, eine wirtschaftlich wettbewerbsfähige Wasserstoffelektrolyse mit Strom aus Erneuerbaren Energien zu ermöglichen. Dieses Teilvorhaben hatte dabei zum Ziel, Leistungshalbleiter für innovative Stromrichter zu erforschen, die zukünftig einen wesentlichen Beitrag zur langfristigen Wirtschaftlichkeit von Elektrolyseanlagen liefern können. Damit soll mittelfristig der nachhaltige Ausbau von grünem Wasserstoff unterstützt werden
Sachbericht zum Verwendungsnachweis
No full textZiel ist die Erstellung eines durchgängig vernetzten Anlagen-Datenmodells für den Digitalen Zwilling und den Digitalen Schatten der Anlage im Kontext des resilienten Kompetenzwerks, das Basis für die Durchgängigkeit zwischen den Lebenszyklusphasen (Planung, stufenweise Auskonstruktion, Simulation, virtuelle Inbetriebnahme, Inbetriebnahme und Serienproduktion) ist. Dies steigert die digitale Transparenz in der Produktion. Die Einbindung von den am Gesamtprozess beteiligten Unternehmen muss berücksichtigt (Lieferantenintegration) werden. Eine zentrale Datenhaltung darf hierfür also keine Voraussetzung sein. Dabei werden Änderungen und dafür nötige Versionierung, sowie ein adäquates Konfigurationsmanagement ebenso fokussiert wie Daten-Checks, die eine Nutzbarkeit der Daten gewährleisten. So soll die Resilienz in der Produktion und die Effizienz im gesamten Anlagenentstehungsprozess und Anlagenbetrieb erhöht werden
Abschlussbericht
No full textDas Projekt "More-with-Less" zielte auf die Entwicklung effizienter und praxistauglicher Sprachmodelle für kleine und mittlere Unternehmen (KMUs). Im Fokus stand die Bereitstellung leistungsfähiger KI-Lösungen unter begrenzten Ressourcen und unter Berücksichtigung von Datenschutzanforderungen. Die Berliner Hochschule für Technik entwickelte hierfür domänenspezifische Sprachmodelle, skalierbare Trainingsinfrastrukturen sowie neuartige Reasoning-Ansätze zur verbesserten Problemlösung. Zentrale Ergebnisse umfassen kompakte, lokal betreibbare Modelle, die eine hohe Qualität bei der Verarbeitung deutscher Fachsprache erreichen. Ergänzend wurden Benchmarks und Evaluationsmethoden zur systematischen Bewertung entwickelt. Die Ergebnisse wurden als Open Source bereitgestellt und in Folgeprojekte integriert. Dadurch wird eine breite Nutzung in Forschung und Praxis ermöglicht. Das Projekt leistet einen Beitrag zur digitalen Souveränität und eröffnet insbesondere für KMUs neue Anwendungsmöglichkeiten in datengetriebenen Bereichen
Sachbericht
No full textDieses Projekt hat zum Gesamtziel des SPINNING-Konsortiums, eine Spin-basierte Quantencomputerarchitektur mit einer verteilten Netzwerkstruktur zu demonstrieren, beigetragen. Die Knoten des geplanten Netzwerks bestehen aus optischen Resonatoren, die über Glasfasern und eine photonische Struktur miteinander verbunden sind. In der ersten Phase des Projekts sollten zwei Knoten gezeigt werden, die jeweils aus einem optischen Resonator mit einem aktiven Farbzentrum in Diamant bestanden, dessen elektronischer Spin über das Netzwerk mit den anderen Knoten und mit anderen Kernspins in ihrer unmittelbaren Umgebung quantenmechanisch verschränkt werden kann. Das übergeordnete Ziel des Konsortiums war es, diese Plattform zu nutzen, um nicht-lokale Quantengatter durchzuführen und so die Anzahl der Qubits in der Quantencomputerstruktur zu skalieren. Das Teilprojekt der Qinu GmbH - Kryogene Kühlung - betraf die Erforschung und den Aufbau einer kompakten, automatisierten und einfach bedienbaren kryogenen Umgebung, mit Fokus auf optisch-photonischen Systemen bei mK-Temperaturen
HiFi: Hochintegrierter Quantenfrequenzkonverter höchster Fidelität auf Basis innovativer Laser-, Faser- und Produktionstechnologie; Teilvorhaben: Systemintegration und optische Stabilisierung für QFC System
No full textDas Ziel des HiFi-Projekts bestand darin einen kompakten Quantenfrequenzkonverter, der die Wellenlängen der Qubits im nahen Infrarot mit den verlustarmen Telekommunikationswellenlängen im C-Band, wie sie in Fasernetzwerken genutzt wurden, verknüpfte. Als Koordinator des Projekts übernahm Menlo Systems nicht nur die Koordination der Arbeitspakete der Verbundpartner, sondern entwickelte und stellte auch einige der zentralen Systemkomponenten bereit.
Ein wichtiges Ziel war die Frequenzstabilisierung des 2 μm Pumplasers mittels eines Frequenzkamms, um die notwendige geringe Linienbreite zu erreichen, sowie die Stabilisierung der Faserstrecken zur Verteilung
der erzeugten Qubits. Zudem leistete Menlo Systems Beiträge zur Konzeption des Frequenzkonverters und zur Auswahl geeigneter nichtlinearer Wellenleitertypen. Für die fertigungstechnische Umsetzung sollte auf
Miniaturisierung und hohe Integrationsdichte geachtet werden. Wesentliche Aspekte der Aufbau- und Systemtechnik sollten durch die Entwicklung von Verbindungstechniken für optische Faserankopplungen
sowie deren Integration in eine automatisierte Aufbautechnologie umgesetzt werden. Aufgrund der bereits etablierten Marktanbindung in verschiedenen Quantentechnologien sollte Menlo Systems zudem ein
Vermarktungskonzept zur späteren Kommerzialisierung des Gesamtsystems erarbeiten