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Alternative Energieumwandlung im Kraftfahrzeug als ein Gas- und Dampfturbinenprozess konzipiert
(2017)
Diese Diplomarbeit behandelt einen alternativen Antrieb zu einem herkömmlichen Otto- oder Dieselmotor. In dieser Arbeit geht es darum, ob es technisch machbar wäre, statt der üblichen Hubkolbenmaschine Turbinen einzusetzen. Es soll eine kombinierte Gas- und Dampfturbine zum Einsatz kommen, da ein besserer thermischer Wirkungsgrad erreicht wird, als wenn nur eine Gasturbine eingesetzt wird. Gas- und Dampfturbinen sind heutzutage von diversen Herstellern beziehbar, jedoch muss auf die Baugröße geachtet werden, da die Turbinen in einem begrenzten Motorraum untergebracht sein sollen. Die eigentliche Schlüsselkomponente ist der Abhitzekessel, der möglichst kompakt und klein gebaut werden soll, damit er ebenfalls in einem Motorraum Platz findet. Diese Komponente ist einer der Schwerpunkte dieser Arbeit. Ausgehend von der Leistung bzw. vom Abgasstrom der Gasturbine wird die Dampfmenge berechnet, die aus dem Abgasmassenstrom erzeugt werden kann. Weiters werden die Wärmeströme in den einzelnen Kesselabschnitten, wie Wasservorwärmer, Verdampfer und Überhitzer berechnet, damit die notwendigen Heizflächen ausgelegt werden können. Zusätzlich werden die passenden Gas- und Dampfturbinen ausgewählt. Alternativ wird noch ein Organic Rankine Cycle berechnet, da beispielweise eine Mikrogasturbine aus einem Blockheizkraftwerk verwendet werden kann und da diese Art von Gasturbine einen hohen Wirkungsgrad hat und diese Turbinen besonders klein baut.
In einem anderen Kapitel werden detailliert die Grundlagen und der Aufbau der Gasturbine und der Dampfturbine behandelt. Weiters werden der Clausius-Rankine oder Dampfkraftprozess und in weiterer Folge die Wärmeübertragung beschrieben. Die Grundlagen sind genau behandelt worden, da diese auch im praktischen Teil Anwendung finden, wie zum Beispiel Gasturbinenauswahl oder Dampfturbinenauswahl und was für den jeweiligen Einsatzfall beachtet werden muss. Besonders die Grundlagen der Gasturbine und deren Berechnung werden genau behandelt, da in dieser die Verbrennung stattfindet und die notwendige Abgasmenge für den Dampfprozess geliefert wird. Ebenfalls wird die Wärmeübertragung genau behandelt, da diese für die Heizflächenauswahl notwendig ist. In einem weiteren Kapitel wird der Vergleich zwischen Gas- und Dampfturbinen und herkömmlichen Otto- und Dieselmotoren gemacht und beschrieben, welche Vorteile Turbinen haben.
Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Konzept für einen Gas- und Dampfturbinenprozess zu erstellen und auch Vorplanungen für einen Abhitzekessel und die Funktion dieses Kessels vorzulegen, der in einem Motorraum Platz findet.
Die Diplomarbeit setzt sich aus der Analyse und Bewertung der Ist-Situationen im Montageprozess von Kaminöfen zusammen. Ferner ist die Erarbeitung eines Konzeptes mit Lösungsansätzen zur Montage von Kaminöfen in einer getakteten Montagelinie zu bewältigen. Ziel ist es, den Montageprozess einerseits Quantitativ als auch Qualitativ gegenüber dem bisherigen Stand zu optimieren, zu gestalten und zu quantifizieren. Die Auslegung erfolgt neben dem Ziel zur Reduzierung von Durchlaufzeiten auch unter Gesichtspunkten einer ergonomischen Arbeitsplatzgestaltung sowie Vermeidung kritischer Standzeiten.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Vermessung räumlich lateraler Unterschiede der Dispersion räumlich ausgedehnter ultrakurzer Laserpulse. Die Zielstellung ist etwaige Unterschiede zu charakterisieren. Hierfür wir die Methode der fouriertransformierten spektralen Interferometrie evaluiert, angepasst und experimentell angewendet. Anhand von gemessenen Versuchsaufbauten wird gezeigt, dass die Methodik sinnvoll auf die Problemstellung angewendet werden kann.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Implementierung von FreeRTOS und lwIP auf einem Mikrocontroller vom Typ STM3 2F7. Für eine verschlüsselte Netzwerkkommunikation sollte dafür der vorhandene Crypto/Hash-Prozessor verwendet werden. Die erforderlichen theoretischen Grundlagen werden erläutert, ehe auf die Durchführung und den Ablauf eingegangen wird.
Die vorliegende Arbeit präsentiert Ergebnisse der Untersuchungen zum Einfluss der Laserstrahleigenschaften Pulsdauer, Wellenlänge und Fluenz auf die gezielte Modifizierung von diamantähnlichen Schichtsystemen. Ziel war es, einen Zusammenhang zwischen den eingesetzten Kombinationen aus Strahlparametern und den entstandenen Strukturen zu finden und darzustellen.
Der Grad der Ausprägung der Graphitisierung wies eine starke Abhängigkeit von der Pulsdauer sowie der Fluenz auf. Da die Modifizierung von diamantähnlichen Schichten ein primär thermischer Prozess ist, hängt dies stark vom Energieübertrag des Laserstrahls an das Atomgitter ab. Weiterhin wurde nur eine geringe Abhängigkeit von der Wellenlänge nachgewiesen. Insgesamt konnte jedoch mit steigender Pulsdauer, Fluenz bzw. Wellenlänge eine zunehmende Graphitisierung beobachtet werden.
Die erzeugten Strukturierungen wiesen größtenteils erhöhte Reibwerte und Verschleißkoeffizienten im Vergleich zur unstrukturierten Referenz auf. Hauptursache hierfür ist das untersuchte Lastregime, welches zur Ausbildung von neuen reibungsbegünstigenden Oberflächentopografien führte.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung des energetischen Verbrauchs der Komponenten von Werkzeugmaschinen. Die Arbeit ist Bestandteil des Forschungsprojektes „Entwicklung innovativer Verfahrens- und Betriebsmittelmodelle sowie Qualifizierungskonzepte für die ressourceneffiziente Fertigung hochbeanspruchter Bauteile“ (MoQuaRT) und leistet einen Beitrag zur energetischen Bewertung von Werkzeugmaschinen. Zu Beginn wird eine Grundlagenbetrachtung themenbezogen u.a. zur Fertigungsverfahren, Werkzeugmaschinen und Energie im Fabrikbetrieb gegeben. Anschließend erfolgt die energieorientierte Analyse von Werkzeugmaschine. Weiterhin wird der energetische Verbrauch der Komponenten von einer Werkzeugmaschine modelliert. Abschließend wird das Modell angewendet und das Ergebnis bewertet
Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines mikrocontrollergestützten Verfahrens zur Synchronisation von Teilnehmern, welche über niederfrequente, schmalbandige Analogkanäle kommunizieren. Es werden eine mögliche Anwendung, sowie verschiedene Lösungsansätze aufgezeigt. Weiterhin wird anhand eines entwickelten Laborversuches dargelegt, wie eines der vorgestellten Verfahren implementiert werden kann und welche Ergebnisse damit erzielt wurden.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Bau eines Elektromotorrades. Von der Auslegung des Antriebs über die Auswahl und der Restaurierung eins gebrauchten Motorradchassis. Gleichzeitig wurden die benötigten Teile ausgewählt und bestellt. Mit Hilfe der Datenblätter und Abmessungen der Bauteile wurden die benötigten Halterungen so konstruiert, dass sie an den vorhandenen Aufnahmepunkten im Chassis befestigt werden konnten. Anschließend wurden die Komponenten des Elektroantriebs außerhalb des Motorrades getestet. Im Anschluss wurde der Elektroantrieb eingebaut und verkabelt. Danach wurde ein Testkonzept erstellt. Nach welchem anschließend das Motorrad getestet wurde.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung, Konstruktion und Fertigung eines Linearmotors.
Das Hauptziel ist es, ein Linearmotor als Muster zu konstruieren und zu fertigen. Das Muster sollte zum Zweck der Forschung und der Entwicklung eines Stromrichters dienen. Die Idee über der Entwicklung des Linearmotors leitet sich aus einer pneumatischen Erdrakete ab. Eine elektrisch betriebene Erdrakete besitzt ein aussichtreiches Entwicklungspotential. Das entwickelte Linearantriebssystem findet mögliche und zukunftfähige Anwendungsfelder im Bodenverdrängungsverfahren und in der Bohrtechnik.
Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung eines Teils der Lösung „PerMon-System“ der INTENTA GmbH zum Personenschutz in der Strahlentherapie. Dieser Teil stellt eine über Ethernet gesteuerte Schnittstelle zwischen PC und Linearbeschleuniger dar. Dadurch soll das alte, rudimentäre, auf Relaistechnik basierende riesige Modul durch ein modernes, kompaktes und praktisches Modul ersetzt werden. Für diesen Zweck sind notwendige Hardware- und Softwarekomponenten sowie die Testverfahren vorgestellt und entwickelt worden.
Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Erarbeitung eines Konzeptes für eine ressourceneffiziente Fertigung eines Musterteils auf der CNC-Drehmaschine CTX Alpha 500. Das Ziel bestand darin, in dem Konzept Maßnahmen und Methoden einzuführen die nach Stand der Technik dazu beitragen, den Fertigungsprozess ressourcenschonender zu gestalten. Dabei worden zunächst Einflussfaktoren erarbeitet, die den Zerspanungsprozess beeinflussen. Darüber hinaus wurde eine Musterwelle konstruiert, die typische Formelemente von rotationssymmetrischen Bauteilen enthält und somit verschiedene Schnittbedingungen realisiert. Des Weiteren erfolgte eine Auswahl unterschiedlicher Drehwerkzeuge (Wendeschneidplatten) mit verschiedenen Makro- bzw. Mikrogeometrie, Erarbeitung von Schnittwertkombinationen und Bewertungsmöglichkeiten sowie Auswahl von Messtechnik, womit aussagekräftige Messdaten ermittelt werden können, um die Zerspanungsprozesse zu bewerten. Nach Abschluss dieser Erarbeitung konnten erste Versuche durchgeführt werden, die ableitbare Aussagen unter Anwendung der Grundlagen gewährleisten.
In der industriellen Automation spielt die Identifikation von Objekten eine wichtige Rolle. Neben optischen und mechanischen Verfahren kann die Informationsübertragung auch mittels elektromagnetischer Wellen erfolgen. Bei der sogenannten RFID (radio-frequency identification) Technik können Daten zwischen einem Schreib-/ Lesegerät und Transpondern, die auf den Objekten angebracht sind, ausgetauscht werden. Für die vorliegende Arbeit wurde die RFID Technik und ein Industrieroboter in einem Versuchsstand miteinander kombiniert. Auf Bauteilen, die durch den Roboter gegriffen werden, können so Informationen gespeichert und später wieder ausgelesen werden. Das ist notwendig, um die Abmessungen der Objekte zu speichern und sie anschließend vor dem Zugreifen auszulesen. Die Bauteile, die dazu mit Transpondern ausgerüstet werden müssen, können somit schnell und ohne Beschädigung gegriffen werden. Darüber hinaus wurden Verfahren entwickelt, die den implementierten Versuchsaufbau befähigen, die Bausteine zu orten. Der Versuchsstand soll eine Basis für künftige Praktika und weitere Projekte bilden. Auf diese Weise, sowie durch – im Rahmen dieser Arbeit geschaffene – Lehr- und Anschauungsmaterialien für die Vorlesung, kann Studenten das Thema RFID nähergebracht werden
Beim Schweißen besteht stets die komplexe Problemstellung der
Schweißbarkeit. Die Herausforderungen beim Laserstrahlschweißen von Stahl-Aluminium-Mischverbindungen ergeben sich aus den physikalischen, chemischen und metallurgischen Werkstoffunterschieden. Ein Hauptproblem ist
die metallurgisch bedingte Entstehung von spröden und harten intermetallischen Phasen. In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prozessfenster ermittelt, in dem die Werkstoffe Stahl EN 10149-2-S355MC und EN AW-Al Mg3 - H22 miteinander verschweißt werden können. Zusätzlich wird der Nachweis erbracht, dass
eine gezielte prozesstechnische Beeinflussung der Eisenaluminid- und Rissbildung sowie der mechanisch-technologischen Eigenschaften der Schweißverbindung möglich ist.
Die vorliegende Arbeit dient zur Darstellung und Erarbeitung eines Konzeptes für einen Kombiladewagen. Die Durchführung der Arbeit erfolge in der Maschinenfabrik Stolpen GmbH. Im Rahmen dieser Arbeit soll eine alternatives Aufbaukonzept für einen Kombiladewagen erstellt werden, welcher als Vorlage einer Neukonstruktion in Betracht gezogen werden kann.
Die vorliegende Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der elektrotechnischen und pneumatischen Konstruktion, sowie der Softwareprogrammierung für einen Versuchsstand eines Ultraschallschweißautomaten. Die im Verlauf der Inbetriebnahme und Versuchsdurchführung gewonnenen Erkenntnisse sollen den Fertigungsprozess der Gesamtanlage erleichtern und beschleunigen, indem erkannte Probleme noch in der Konstruktionsphase korrigiert werden. Zusätzlich sind Parameterräume für den Ultraschallschweißprozess zu finden und die Funktionen der verwendeten Komponenten zu überprüfen, um deren Eignung zum Einsatz in dieser Anlage zu verifizieren.
Ein auf Triangulation oder Laufzeitmessung beruhender Laserentfernungsmesser kann dazu benutzt werden, den Fokusabstand an einem Laserbearbeitungskopf auszumessen. Jedoch muss überprüft werden, ob es möglich ist, die Messdaten so zu verarbeiten, dass durch diese die Achsen der Lasersteuerung die geeignete Einstellung annehmen. Außerdem sollte die Stromversorgung nicht per Batterie erfolgen. Auch die Möglichkeit, das Messgerät für die Einstellung der Fokuslage auf die Probenoberfläche zu nullen, soll realisiert werden.
Die Lebensdaueranalyse dynamisch belasteter Strukturen stellt eine rechenintensive Aufgabe im Zuge der mechanischen Produktentwicklung dar. Basierend auf Ergebnissen numerischer Simulationsverfahren - wie z. B. der finiten Elemente Methode (FEM) - erfolgt die Ermittlung der zu erwartenden Lebensdauer. Durch die Anwendung modaler Verfahren bei der Lösung der Bewegungsgleichung kann eine Geschwindigkeitssteigerung der FEM Analyse erreicht werden. Aus den Eigenvektoren der diesen Verfahren zugrundeliegenden Schwingformen lässt sich jeweils eine korrespondierende Spannungsverteilung berechnen. Werden diese bei der Lebensdaueranalyse - entsprechend dem Zeitverlauf der generalisierten (modalen) Koordinaten - überlagert, so stellt dies einen sehr effizienten Weg der Schädigungsrechnung dar. Die Genauigkeit der Ergebnisse muss jedoch durch umfangreiche Analysen verifiziert werden. Dieser Prozess lässt sich mit der Software winLIFE durchführen, was anhand der Analyse einer Kurbelwelle gezeigt wird.
Im Rahmen dieser Arbeit wird, eine Make-or-buy-Entscheidung im Falle einer Hubteleskopentwicklung erarbeitet. Dabei wird die Produktentwicklung eines Hubteleskopsystems in Eigenregie und alternativ durch einen Produktzukauf, technisch und wirtschaftlich geprüft und einander gegenübergestellt. Im Anschluss an diesen Vergleich soll eine Entscheidung für die bessere der Produktentwicklungsvarianten getroffen werden.
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.
In dieser Arbeit wird eine Analysemethodik entworfen, um kreislaufwirtschaftliche Geschäftsideen hinsichtlich ihrer Umsetzbarkeit als Geschäftsmodell analysieren und bewerten zu können. Die Methodik dient zur Anwendung während eines Geschäftsentwicklungsprozesses als Vorstufe zu einer Machbarkeitsstudie und soll so möglichst früh Aufschluss über die Realisierbarkeit der Geschäftsidee geben. Bei der Entwicklung werden die besonderen Eigenschaften zirkulärer Geschäftsmodelle sowie bisherige kreislaufwirtschaftliche Bewertungsverfahren mit einbezogen. Die Methodik wird am Beispiel des Einsatzes von gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen als Hausspeicher getestet. Dabei werden die rechtlichen, ökonomischen und kreislaufwirtschaftlichen Parameter sowie externe Einflüsse des Praxisbeispiels untersucht, um die Rahmenbedingungen, unter denen die Geschäftsidee erfolgreich sein könnte, zu bestimmen.