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Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Stromversorgung des Klinikums Braunschweig. Im genaueren werden die geplante Netzersatzanlage, die aus drei Notstromaggregaten besteht, die Stromversorgung für medizinische Einrichtungen und eine Kurzschlussstromberechnung für die Niederspannungshauptversorgung Sicherheitsversorgung betrachtet.
Bei der Stromversorgung liegt der Schwerpunkt auf dem Aufbau der Mittelspannungsringe und der Niederspannungshauptversorgung. Die Niederspannungshauptversorgung wird mit einer Kurzschlussstromberechnung auf ihre Dimensionierung überprüft.
Im Rahmen dieser Arbeit wird der Praktikumsversuch „Piezoelektrischer Effekt“ detailliert beschrieben, der im Team zusammen mit einem Senior-Elektroingenieur und einen Maschinenbau-Ingenieur, beide mit Lehrerfahrung an der HS Mittweida, erarbeitet wird. Das Hauptziel der Arbeit besteht darin, eine Beschreibung und Erläuterung jedes entwickelten Teils der Studie sowie eine Dokumentation zu erstellen, die zur Vorbereitung auf den Versuch nutzen können. Bei der Ausarbeitung des Praktikums muss berücksichtigt werden, dass nicht alle Experimente für ein Praktikum geeignet sind. Die Versuche sollten nicht sehr kompliziert sein, damit Studenten sie eigenständig (unter Anleitung) durchführen können. Außerdem sollen die Praktikumsversuche für alle sicher sein. Deshalb ist auf die Versuche zu verzichten, für die mit Hochspannung gearbeitet werden muss, denn sie sind gefährlich.
Aufgabe der studentischen Arbeit ist die praktische Mitwirkung an der Entwicklung, die Erprobung des Versuchs, die Dokumentation der Versuchsvorbereitung und – Nachbereitung und des Versuchsablaufs.
In der Arbeit hat man die Funktionalität eines firmeneigenen Versuchsstandes für das Selective Laser Melting getestet. Dabei wurden mehrere Bauteile gefertigt und diese hinsichtlich ihrer äußerlichen Beschaffenheit beurteilt. Es erfolgten mehrere Anpassungen bezüglich der Anlagenkomponenten und der gewählten Prozessparameter. Die Arbeit verdeutlicht die Vielfalt der Einflussfaktoren auf die Bauteilqualität und den Prozessablauf.
Im Rahmen dieser Masterarbeit werden umfangreiche Untersuchungen zur Oberflächentexturierung von Kupfer und Aluminium mittels ultrakurz gepulster Laserstrahlung durchgeführt. Auf Basis einer breiten Variation der Laser- und Prozessparameter wird eine detaillierte Analyse und Klassifizierung der realisierbaren Oberflächen-Mikro- und Nanostrukturen durchgeführt. Neben den bekannten Kennwerten der Oberflächenrauheit werden die Oberflächentexturen auf Basis der gemessenen 3D-Höhenprofile durch die fraktalen Kennzahlen Lakunarität und fraktale Dimension charakterisiert. Eine Klassifizierung in unterschiedliche Oberflächentexturkategorien erfolgt sowohl durch manuelle Klassifizierung als auch durch einen automatisierten Klassifizierungsansatz mittels Anwendung des k-Means-Clustering-Algorithmus. Der Einfluss verschiedener Laser- und Prozessparameter auf die Ausbildung der beobachteten Oberflächentexturen wird ausführlich diskutiert. Verschiedene physikalische Zusammenhänge und Entstehungsmechanismen bei der Ausbildung unterschiedlicher Mikro- und Nano-Oberflächenstrukturen werden aufgezeigt und tragen zu einem erweiterten Verständnis der komplexen Wechselwirkungsprozesse zwischen Laserstrahlung und Material bei. Durch die Verwendung von Galvanometer- und Polygonscansystemen zur Hochgeschwindigkeits-Strahlablenkung in Kombination mit einer hochrepetierenden Laserstrahlquelle ist bei vielen Oberflächentexturen eine Skalierung der Flächenrate in den Bereich mehrerer 100 cm²/min möglich, wodurch das Verfahren der Hochrate-Laseroberflächentexturierung zunehmend an Bedeutung bei der industriellen Realisierung großflächig funktionalisierter Oberflächen gewinnt.
Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Oberflächenverbesserung in der additiven Fertigung. Je nach Beschaffenheit der Teile unterscheiden sich auch die eingesetzten Nachbearbeitungstechniken. Sandstrahlen ist ein sehr wichtiger Oberflächenbearbeitungsverfahren, der die Oberflächenqualität gleichmäßiger machen kann. Dies erzeugt jedoch die typische narbige Oberflächenstruktur, die durch den lokalisierten kraterbildenden Einfluss der Strahlkörner verursacht wird.
Durch die mikroskopische Form der Oberfläche, die aus mehreren versetzt übereinander liegenden Kratern besteht, wird eine zufällige Oberfläche gebildet, die aus mehreren unterschiedlich Gestaltelementen besteht. zum Beispiel: runde abgeflachte Strukturen am Grund der Strahl-korn-Krater, steile aufragende Fronten durch Gratbildung an den Kraterrändern, steile schmale Täler aufgrund von Überlagerungen der Krater und Kraterränder usw. Ziel ist es, verschiedene Oberfläche Strukturen zu erkennen. Aber Messgeräte erzeugt Ausreißer, d.h. Spikes, die nicht auf dem eigentlichen Werkstück sind. Deshalb ist die Hauptforschung dieser Arbeit: Erkennung von Ausreißer. Weil man gefunden hat, dass bei der Messung wir erst mal die Ausreißer identifizieren müssen, bevor die Krater bewerten können.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer Werkstoff- und Technologiedatenbank zur Verwaltung von Prozessparametern. Es soll ermittelt werden, welche Parameter in die Datenbank mit einfließen werden und eine Struktur ermittelt werden, welche diese vollständig und effektiv darstellen kann.
Als weiterer Schritt sollen mittels praktischer Versuche selbst technologische Daten aufgezeichnet werden, wobei der Inhalt der Versuche sich mit dem Vergleich von temperaturgeregelten und nichtgeregelten Laserhärten an C45-Stahl mit verschiedenen Oberflächeneigenschaften auseinandersetzen soll.
In dieser Bachelorarbeit werden die Auswirkungen des Füllungsgrades und der Struktur des Infills, der Schichtdicke und der Düsengröße auf die Bauteilstabilität von 3D-gedruckten Bauteilen analysiert.
Die Beurteilung der Belastbarkeit, in Abhängigkeit von den entsprechenden Parametern, erfolgt anhand der Auswertung von Messdaten, welche während der Zugprüfung, nach DIN EN ISO 527-1 und DIN EN ISO 527-2, von gedruckten Proben ermittelt wurden. Zusätzlich beschäftigt sich diese Arbeit mit dem Kostenfaktor im Druck und stellt somit die Wirtschaftlichkeit und Stabilität von Druckteilen in Anhängigkeit ihrer Geometrie gegenüber. Die gewonnen Ergebnisse aus den Analysen sollen als Richtwerte für die Einstellung und Einrichtung eines FDM-Druckers und der dazugehörigen Software dienen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit ersten systematischen Untersuchungen zum Hochgeschwindigkeits-μSLM von Edelstahl. Die ultraschnelle Strahlablenkung wird mithilfe eines Polygonspiegelscanners realisiert. Auf Grundlage einer umfangreichen Literaturrecherche werden die physikalischen Vorgänge während der Bestrahlung eines Pulverbetts mit fokussierter Laserstrahlung erläutert. Das so gewonnene Wissen wird zur Entwicklung eines numerischen Modells für die Prozesssimulation genutzt. In experimentellen Untersuchungen wird der Einfluss der Scangeschwindigkeit, der Schichtdicke und des Linienabstandes auf die erzeugbaren Strukturen ermittelt. Die starke Verdampfung von Material während der Bestrahlung und die daraus folgenden Effekte werden ausführlich diskutiert und abschließend ein Überblick zur weiteren Optimierung des Verfahrens gegeben.