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Die vorliegende Arbeit befasst sich mit experimentellen Untersuchungen zum Hochleistungs-SLM mit Strahlformung. Ein zirkularer Laserstrahl mit Top-Hat-Intensitätsverteilung im Fokus diente als Ausgangsstrahl, welcher mithilfe Zylinderlinsen zu elliptisch ähnlichen Profilen geformt wurde. Es wurde mit 6 verschiedenen Strahlformen Versuche zur Generierung von Wandstrukturen jeweils in longitudinaler und transversaler Bearbeitungsrichtung durchgeführt. Dabei wurden die Laserleistung, Geschwindigkeit, Pulverschichtdicke und Pulvermaterial aus Edelstahl variiert. Zur Bewertung der Prozessstabilität werden die generierten Wände in verschiedene Kategorien klassifiziert. Der Einfluss unterschiedlicher Strahlprofile auf die Prozessstabilität beim Hochleistungs-SLM wird analysiert. Hinsichtlich des Prozessfensters, der Aufbaurate und der Energiedichte (Energieeffizienz) werden die Ergebnisse verschiedener Strahlformen bezüglich vergleichbarer Strahlbreite (Auflösung) miteinander verglichen und diskutiert. Letztendlich werden die Einflüsse von longitudinal und transversal elliptischen Strahlformen auf die Mikrostruktur und Härte gegenübergestellt.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Entwurf und Aufbau einer optimalen Mähstrategie für einen Rasenroboter. In dieser Masterarbeit sollte man in Betracht kommen, ob vollständige Rasenfläche effizient gemäht wurde. Dazu wurde eine intelligente Mähstrategie entworfen und eine Bewertungskriterien aufgestellt um optimale Mähstrategie in Abhängigkeit von der Form der Mähfläche zu empfehlen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Implementierung einer neuen Untersuchungsmethode für Viskositätseigenschaften von medizinischen Flüssigkeiten. Eine Bestimmung mikrorheologischer Eigenschaften von biologischen Proben minimaler Volumina wird mit einem Hoch-Geschwindigkeits-Fluoreszenz-Videomikroskop durch Tracken der Brownschen Bewegung von Beads in der zu messenden Flüssigkeit umgesetzt. Der Versuchsaufbau ist vor allem durch das geringe Probenvolumen geeignet für den medizinischen Einsatz. Neben der Entwicklung eines Probenträgers werden synthetische Tränen und echte Tränen von Probanden untersucht.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer GPS-Mähstrategie für einen Rasenroboter. Es besteht hauptsächlich aus zwei Teilen. Einer ist die Entwicklung der Mähstrategie passend zur abgespeicherten Mähfläche im Arduino DUE, der andere ist die Entwicklung einer Positionsregelung, um der berechneten Soll-Position zu folgen.
Untersuchungen von Laserphotonen-Wechselwirkung bei der Bestrahlung von Hybrid-Polymer-Materialien
(2017)
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit den Untersuchungen zum Laserabtragen von Perowskit (CH3NH3PbI3) mittels verschiedenen Lasersystemen. Durch eine Methode von zweistufiger Rotationsbeschichtung werden die Perowskit-Dünnschichten hergestellt. Dazu werden die Einflüsse von Rotationsgeschwindigkeit und Trockentemperatur auf die Dichte der Dünnschicht erläutert. Die optischen Eigenschaften von Perowskit, wie z.B. Reflexionsgrad, Extinktion, Absorptionskoeffizient, Absorptionsgrad werden mittels UV-VIS-Spektrophotometer charakterisiert. Die Perowskit-Dünnschichten der Firma EM-PA werden von der Schicht- und Substratseite durch einen Einzelpuls mit verschiedenen Wellenlängen und Pulsdauern abgetragen. Anschließend werden die Ablations- Delaminations- und Modifikationsschwellfluenzen von Perowskit für unterschiedliche Laserablationsverfahren sowie Laserwellenlänge und Pulsdauer mittels Liu-Kurve-Methode bestimmt.
Untersuchung der Strukturauflösung beim Lasermikrosintern unter Variation der Pulverkorngröße
(2018)
In dieser Arbeit wird die Verkleinerung von Strukturen auf eine Zielgröße von 15 µm beim Mikrosintern untersucht. Es erfolgt ein Vergleich der Skalierbarkeit der Strukturen durch Verkleinerung des Fokusradius von 11,6 µm auf 7,3 µm. Untersucht wird die Prozesseignung von Edelstahlpulver 316L D80 < 5 µm im Vergleich zu D90 < 10 µm. Die Beurteiung erfolgt durch Vergleich an in bisherigen Untersuchungen festgestellten und aus theoretischen Betrachtungen erwarteten Eigenschaften und den in dieser Versuchsreihe erzielten Ergebnissen. Die 10 µm – 16 µm breiten Strukturen werden auf ihre Oberflächenbeschaffenheit und mit Metallografie der Gefügeaufbau untersucht. Mittels Varianzanalyse (ANOVA) wird der Einfluss der Bearbeitungsstrategien auf signifikante Eigenschaftsänderungen der Strukturen untersucht.
Im Rahmen der Masterarbeit wurden Beschichtungsversuche zur Erzeugung von superharten Kohlenstoffschichten, unter Variation einflussnehmender Prozessparameter durchgeführt, um den Einfluss dieser auf das Beschichtungsergebnis zu evaluieren. Die Experimente wurden mit einem Eximerlaser der Firma Coherent durchgeführt. Es wurden Kohlenstoffschichten erzeugt und anschließend mit verschiedenen Analysemethoden charakterisiert, um Erkenntnisse hin-sichtlich der Schichtzusammensetzung zu gewinnen. Im Vordergrund standen hierbei die Schichthärte, sowie die Ergebnisse aus den resultierenden Ramanspektren der Schichten, um Zusammenhänge zwischen den variierten Prozessparametern und resultierenden Schichtcharakteristika aufzuzeigen.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Konstruktiven Gestaltung eines additiv gefertigten Bauteiles. Zu Beginn wird untersucht, welche Prozessparameter bei der Fertigung die höchste Dichte aufweisen. Für die Analyse des Bauteiles wurde eine FEM Simulation durchgeführt. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sind in die Konstruktive Optimierung mit eingegangen. Die gewonnenen Parameter aus der Dichtemessung sind in die Fertigung eingegangen.
In dieser Masterarbeit wurde ein Messverfahren zur Bestimmung der Schallimmission von einer Windenergieanlage entwickelt. Die Messung der Schallimmission ist bei Windenergieanlagen anspruchsvoll, da die Quelle vom Empfänger oft sehr weit entfernt ist und zahlreiche Störquellen vorliegen. Das vorgestellte Messverfahren nutzt ein Mikrofonarray, da dieses eine künstliche Richtcharakteristik erzeugt und somit ermöglicht, den Einfluss der Störquellen auf das Messergebnis zu reduzieren. Zur Durchführung der Arbeit standen acht Mikrofone zur Verfügung und der relevante Frequenzbereich reichte von 50Hz bis 2000Hz. Um diesen Bereich mit ähnlichen Arrayeigenschaften abzudecken, wurde ein Mikrofonarray bestehend aus drei Teilarrays entwickelt. Eine Überprüfung der Leistungsfähigkeit des Arrays erfolgte durch zwei Messungen an einem Windpark im Abstand von 470m zur interessierenden Windenergieanlage. Zur Auswertung wurden die Beamforming-Algorithmen Delay-and-Sum, Clean-SC, DAMAS sowie das orthogonale Beamforming verwendet. Die Ergebnisse der Beamforming-Algorithmen wurden dem Ergebnis eines einzelnen Mikrofons des Arrays und dem Schalldruckpegel am Emissionsmessort gegenübergestellt. Mit dem entwickelten Verfahren wird eine Reduktion des Störgeräuschpegels im gesamten Frequenzbereich erreicht. Der DAMAS-Algorithmus erzielt die besten Ergebnisse. Durch die geringe Mikrofonanzahl ist die Leistungsfähigkeit des orthogonalen Beamformings beschränkt. Die Machbarkeit von Schallimmissionsmessungen an Windenergieanlagen mit einem Mikrofonarray wird diskutiert.
Die Arbeit umfasste die Entwicklung eines Prüfstandssystems für die Testung der Arbeitswesten von Fabrikarbeitern. Die LiDAR-Daten und die Geschwindigkeit des Prüfkörpers wurden analysiert, um einen Prüfkörper zu erhalten, der automatisch in einem sicheren Abstand angehalten werden kann. Der PC wird auch für die Einstellung der Parameter und die Steuerung der Funktionen verwendet. So vervollständigt die LIDARErfassung von Objektabständen in Verbindung mit einem Schrittmotor- Antriebssystem die Automatisierung des Prüfstandes.
Entwicklung eines wirkstellennahen Inline-Messsystems
zur Überwachung von Umformkräften in Pressen
(2020)
Innerhalb der Masterarbeit wird simulationsgestützt ein Dehnungsaufnehmer konzipiert und entworfen, welcher als wirkstellennahe Inline-Kraftmesseinrichtung an der Werkzeugschnittstelle von Tiefziehpressen eingesetzt werden kann. Anknüpfend wird der Dehnungsaufnehmer innerhalb der Masterarbeit experimentell analysiert, sodass das Funktionskonzept nachgewiesen werden kann. Das Ziel der Arbeit besteht im Funktionsnachweis der Prozesskrafterfassung auf Grundlage der Nutflankenverschiebung.
Diese Arbeit beinhaltet eine detaillierte Dokumentation für eine Simulation zum Ermitteln der Schichtddickenverteilung von mittels PLD hergestellten Kohlenstoffschichten. Des Weiteren wurden im Ramen dieser Arbeit Versuche zum Herstellen von ta-C-Schichten bei rotierendem Substrat durchgeführt und dabei speziell der Einfluss von mit der Rotationsgeschwindigkeit verbundenen Subplantationseffekten untersucht.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem selektiven rückseitigen Abtrag von dünnen Aluminiumschichten (10 – 50 nm) auf Quarzglas mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung der Wellenlänge von 1028 nm und Pulsdauern von 0,2 – 10 ps. Die Einflüsse von Prozess- und Probenparametern auf die Abtragsschwellen und Inkubationskoeffizienten werden bestimmt. Ebenso wird ein Vergleich von Schwellfluenz und Inkubationskoeffizienten zwischen vorder- und rückseitigem
Abtrag gegeben. Hierfür werden die Werte des vorderseitigen Abtrag aus vorhergehenden Untersuchungen verwendet. Neben experimentellen Untersuchungen werden Berechnungen zur Bestimmung der theoretischen Schwellfluenzen durchgeführt. Mithilfe dieser Untersuchungen soll die Qualität der Strukturierung von Aluminiumschichten verbessert werden.
Vor- und Nachteile der Einführung von SAFe in internationalen Großprojekten der Medizintechnik
(2021)
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit etablierten klassischen und agilen Projektmanagementmethoden, insbesondere mit SAFe. Anhand eines beispielhaften Projekts der Medizintechnik werden ausgewählte Untersuchungsfelder von SAFe auf ihre Vor- und Nachteile, im Vergleich zu bisher angewendeten klassischen Projektmanagementmethoden, untersucht. Zu den ausgewählten Untersuchungsfeldern gehören die Projektplanung und Organisation, die Anforderungsdefinition, sowie der Testablauf und dessen Freigabeprozess.
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich im Wesentlichen auf die Ermittlung des Potentials für die Umsetzung der geplanten Geschäftsidee. Anhand einer durchgeführten Marktbefragung sowie der Anwendung von betriebswirtschaftlichen Methoden wie Marktanalyse, Konkurrenzanalyse, SWOT-Analyse und Business Model Canvas wurde ein „Businessplans light“ erarbeitet. Light, weil auf Themen wie Marketing, Rechtsform und Unternehmensorganisation in dieser Masterarbeit nicht eingegangen wird. Dennoch wird ein Resümee gezogen, ob eine Projektrealisierung aus betriebswirtschaftlicher Sicht machbar und sinnvoll ist.
Inhalt dieser Untersuchung ist die Erarbeitung prinzipieller Maßnahmen zur Umsetzung der Anforderungen an die raumakustische Qualität von typischen Ausbauformen von Büroflächen nach der deutschen Richtlinie zur Büroakustik VDI 2569. Dazu werden Berechnungsmethoden der geometrischen Akustik inklusive einiger wellenbasierter Erweiterungen angewandt.
In dieser Arbeit wird ein Verfahren auf Basis der sequentiellen Maskenprojektion zur Herstellung von Mikrolinsen mittels Fluorlasermikrostrukturierung vorgestellt. Der verwendete Versuchsaufbau wird beschrieben, getestet und für eine bestmögliche Formgenauigkeit der Mikrostrukturen optimiert. Nachfolgend werden mittels der Simulation des Strukturierungsprozesses und unter Vorgabe eines Sollkrümmungsradius geeignete Parametersätze berechnet. Der Krümmungsradius der entsprechend strukturierten Mikrolinsen kann somit gezielt eingestellt werden.
Die Fertigung komplexer Bauteile aus keramischen oder teilweise keramischen Komponenten in Kombination mit Metallen oder Kunststoffen (Hybrid-Verbindungen) stellt sich aufgrund der Eigenschaften des Werkstoffs als kompliziert dar. So ist eine Formgebung nur durch trennende und urformende Verfahren möglich, was die Auswahl an herstellbaren Geometrien erheblich einschränkt. Abhilfe schafft hier das Fügen von Halbzeugen, wie beispielsweise
von Rohren oder Platten, zu einem größeren Bauteil. Hierbei besteht jedoch die Problematik der Auswahl und Anwendung des Fügeverfahrens, da oftmals bestimmte Anforderungen, wie beispielsweise eine definierte durchgängige
Wärmeleitfähigkeit, an das fertige Bauteil gestellt werden. Dadurch muss zum einen die Art des Fügens (stoff-, form- oder kraftschlüssig), zum anderen die Art und Eigenschaften des (falls notwendig) Lotes beachtet werden. So soll in dieser Masterarbeit das stoffschlüssige Löten von Keramikbauteilen mittels Glas-Keramik-Lot betrachtet werden, um letztendlich eine Aussage treffen zu können, ob die Herstellung und der Einsatz eines Wärmeübertragers für die
gewünschten Einsatzzwecke überhaupt sinnvoll und möglich ist, beziehungsweise welche Geometrie sinnvoll wäre. Dabei wird eine Spannungsanalyse mit der FEM-Software „ANSYS Workbench“ durchgeführt und ausgewertet.
Konzeptionierung eines industriell genutzten Hebezeugs für die
Herausforderungen von Industrie 4.0
(2020)
Die hier vorliegende Arbeit dient der Erstellung eines Konzeptes zur Weiterentwicklung von Hebezeugen der Firma Sauer Automation Sachsen (im weiteren Verlauf der Arbeit mit SAS abgekürzt). Diese ist notwendig, um die wachsenden Anforderungen an das Hebezeug zu erfüllen. Bei den Anforderungen handelt es sich um Flexibilität und Vernetzung.
Eine solche Weiterentwicklung nutzt die Verfahren, welche durch Industrie 4.0 in der Produktion Einzug gehalten haben.
In dieser Arbeit werden verschiedene FEM-Bibliotheken recherchiert und verglichen. Eine dieser Bibliotheken wird für die Anbindung an ein Auslegungswerkzeug ausgewählt. Das Demonstrator-Auslegungswerkzeug ist mit C++ in Visual Studio programmiert. Für die Kopplung der Bibliothek und des Auslegungswerkzeuges werden verschiedene Ansätze untersucht. Mithilfe der erweiterten Funktion FEM-Rechnungen durchzuführen, werden einzelne Beispiele berechnet und verglichen. Dabei werden die Anwendbarkeit und die Grenzen der Lösung untersucht. Als Referenz dient das FEM-Programm Ansys. Dieses wird auch für die Netzgenerierung der Beispiele verwendet. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird eine Lösung vorgestellt, wie ein C++-Programm in Visual-Studio mit der FEM-Bibliothek Fenics Project erweitert werden kann.