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Diese Arbeit beschreibt den Aufbau eines Programmprototyps namens MOSA, zur Untersuchung, Vorauslegung und Konzeptauswahl von Sauganlagen für Verbrennungsmotoren. Dabei findet neben der Modellierungsmethodik auf Basis der elektroakustischen Analogie auch die Implementierung des Programmes mit MATLAB Betrachtung. Zur Validierung dieses Programmes wurden dessen Berechnungsergebnisse mit Fachartikeln und Daten etablierter Simulationsprogramme abgeglichen. Anhand des Doppelresonanzsystems, einem besonderen Anwendungsfall der Sauganlagen, wurden Parameterstudien und Bauraumuntersuchungen durchgeführt. Aufgrund der Untersuchung konnten erste Erkenntnisse zur Auslegung von Doppelresonanzanlagen gewonnen werden.
Die Vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einen neuen Weg zur Überprüfung der Schweißnaht von Stählen. Mit Hilfe der qualitativen und quantitativen Element-Analyse wird die Grenze der Schweißnaht durch den spektralen Unterschied in Bohrungen ermittelt. Unterschiedliche Lochtiefen und Durchmesser führen zu unterschiedlichen Spektren. Eine Auswertung der Spektren erlaubt somit Rückschlüsse auf die Ergebnisse des Bohrprozesses. Zur Realisierung des Verfahrens wird untersucht, wie sich das aufgenommene Spektrum bei definierten Laserparametern ändert. Aufgrund der hohen Anforderungen des Spektrometers und der Änderung der Eigenschaften des Plasmas in Bohrungen konnte das Ziel schwierig realisiert werden.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Optimierung der Projektbearbeitung. Anhand von Recherchen und aktuellen Erkenntnissen wird geprüft, inwiefern Konstruktionsmethodik im Sondermaschinenbau Angewandt werden kann. Ziel soll die Erstellung einer Leitlinie für den Konstruktionsprozess sein, die bei einer Erhöhung der Erfolgsrate die Bearbeitungsdauer und somit die Kosten neuer Projekte senkt.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, multiresistente Keime zu messen und miteinander zu vergleichen. Dabei werden Primärkulturen der Keime angelegt, um anschließend eine Probe der Primärkultur in eine flüssige Nährbodenlösung zu überführen. Die Keime verstoffwechseln die in der Lösung vorhandenen Nährstoffe und bilden gasförmige Stoffwechselprodukte.
Diese Abbauprodukte werden mit der GC-IMS gemessen. Bei der Auswertung wird darauf geachtet, ob es markante Unterschiede in der Peakanordnung, der Peakhöhe und der Peakanzahl zwischen den Keimen gibt. Der Grundgedanke ist, dass jede Keimart ein typisches und charakteristisches Peakmuster aufzeigt. Dadurch können die Keime identifiziert und voneinander getrennt 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.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Übertragung von Wissen aus der Forschung zum industriellen Anwender und zeigt neue Möglichkeiten einer erfolgreichen Transaktion in Form eines vom Wissenserzeuger initiierten Innovationsprozesses auf. Der Fokus liegt dabei in der Beachtung der Ziele beider Transfer-Partner und der grundlegenden Verständigung über die jeweiligen Prioritäten des daraus resultierenden Klärungsbedarfs. Am Beispiel einer Fallstudie wird der Wissenstransfer als integrativer Bestandteil der Innovation betrachtet, indem die Invention analysiert, ein potentieller Wissensempfänger gesucht und die Grundlagen für einen Transfer des Wissens in Patentform geschaffen werden.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Einfluss verschiedener Wirkenergietechnologien auf die unter Reiblötauftragen erzeugten Funktionsschichten. Hierbei kommen verschiedene Lotwerkstoffe und Substrate zum Einsatz. Die erzielte Schicht gilt es hinsichtlich der erreichten Schichteigenschaften (Schichtbreite, Schichtdicke, Rauheit und Haftfestigkeit) zu untersuchen. DesWeiterensollderEinflussunterschiedlicherWirkenergienaufdenBolzenverschleißbetrachtet werden.
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.
Gold findet häufig als Beschichtungswerkstoff für Stecker und Steckkontakte Anwendung. Die geringe Fähigkeit des Materials mechanische Belastungen zu ertragen wird bislang durch einen erhöhten Materialeinsatz kompensiert. Das ist weder ressourcenschonend noch wirtschaftlich wünschenswert. Darum liegt in der Verbesserung der Abrieb- und Verschleißfestigkeit ein erhebliches Potenzial. Im Rahmen der Arbeit wird ein marktüblicher Elektrolyt durch die Kombination von verschieden Additiven modifiziert. Aus den draus entstehenden Elektrolyten werden Goldschichten galvanisch abgeschieden und anschließend auf Härte und Verschleißresistenz untersucht. Die Auswertung der Versuche zeigt, dass auf dem Weg der Elektrolytmodifikation durch geeignete Additive eine Verringerung des Verschleißes erzielt wird. Als Grundlage für gezielte weitere Versuche werden die Ursachen für Veränderungen der mechanischen Eigenschaften wissenschaftlich beleuchtet.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde die Entwicklung und der Aufbau eines bidirektionalen Gleichspannungswandlers verwirklicht. Dieser soll die Anpassung der Spannungsebenen zwischen dem Gleichspannungszwischenkreis der „intelligenten Ladesäule“ und einer anzuschließenden E-Fahrzeugbatterie übernehmen. Aufbauend auf einer vorangegangenen Bachelorarbeit konnte die Konzeptionierung einer Split-Pi-Topologie übernommen und an reale Gegebenheiten angepasst werden. Im ersten Teil dieser Arbeit wird der Auslegungs- und Auswahlprozess aller Komponenten beschrieben. Deren Zusammenwirken sowie diverse umgesetzte Sicherheits- und Schutzfunktionen werden besonders hervorgehoben. Im Weiteren wird das Steuerungs- und Regelungskonzept hard- und softwareseitig vorgestellt. Der letzte Abschnitt der Masterarbeit widmet sich der Inbetriebnahme des Gerätes, den durchgeführten Tests und deren Ergebnissen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Erstellung von Simulationsmodellen, welche die Entwicklung des Energieversorgungssektors für die Bundesrepublik Deutschland bis zum Jahr 2050 aufzeigen sollen. Damit ist der Gedanke verbunden die möglichen Probleme, die durch das Absinken der rotierenden Massen im Stromnetz aufgrund des ansteigenden regenerativen Erzeugeranteils auftreten können, frühzeitig zu identifizieren und zu veranschaulichen. Durch die Variation von Netzparametern wird kein fester Zeitverlauf dargestellt, sondern eine Auflistung von alternativen Szenarien betrachtet. Jedes Szenario wird mit den Ergebnissen einer Referenz verglichen und anschließend bewertet. Hierzu werden offizielle Daten genutzt und festgelegte Grenzwerte übernommen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Streifenleitung als Feldmessmittel für die Störfestigkeit elektronischer Einrichtungen und mit den auftretenden Koppelmechanismen mit Kabelsystemen bei einer Störfestigkeitsprüfung. Die Kopplung zwischen der Streifenleitung und einer Testleitung wird als verkoppelte Leitung entsprechend der Leitungtheorie modelliert und in Abhängigkeit von deren Einflussfaktoren untersucht.
Die akustische Wirkung eines Schalldämpfers ist durch den Einfluss von Körperschall begrenzt. Die Ein- und Auskopplung von Körperschall spielt dabei eine ebenso wichtige Rolle wie dessen Weiterleitung. Bei der Dimensionierung eines Schalldämpfers wird der Einfluss des Körperschalls auf die Dämpfungswirkung gegenwärtig durch empirische Abschätzungen berücksichtigt. Die Folge ist oft eine Überdimensionierung der Konstruktion. In dieser Arbeit wurde die Übertragung von Körperschall zwischen gekoppelten Schalldämpferbauteilen untersucht. Dazu kamen Methoden der experimentellen und analytischen Statistischen Energieanalyse (SEA) zur Anwendung. Im Rahmen von Messungen an einzelnen und gekoppelten Schalldämpferbauteilen wurden SEA-Parameter messtechnisch bestimmt. Die Ergebnisse aus den Messungen wurden anschließend mit denen aus analytischen Rechnungen verglichen.
Für die einzelnen und gekoppelten Schalldämpferbauteile wurden SEA-Modelle entwickelt. In Voruntersuchungen an einfachen geometrischen Strukturen wurde die Anwendbarkeit der experimentellen und analytischen Methoden validiert. Die Arbeit wurde am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU), Institutsteil Dresden, durchgeführt.
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 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.
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.
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.
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.
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
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 Arbeit stellt die Konstruktion, den Aufbau und die Kalibrierung eines automatisierten Pump-Probe-Aufbaus dar, mit dem örtlich, zeitlich und spektroskopisch aufgelöste Pump-Probe-Reflektometrie und -Ellipsometrie möglich ist. Zur Validierung werden die Ergebnisse des Pump-Probe-Ellipsometers für Brechzahl, Extinktionskoeffizient und Schichtdicke eines Materials bei Raumtemperatur mit den Ergebnissen eines kommerziellen Ellipsometers verglichen. ErsteMessungen der Pump-Probe-Reflektometrie und -Ellipsometrie werden durchgeführt und die Ergebnisse diskutiert.
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.
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.
Untersuchung der Ablationsdynamik dünner Metallschichten durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung
(2017)
In dieser Arbeit wird die Absorption von ultrakurz gepulster Laserstrahlung in Goldschichten und deren anschließende Wärmeausbreitung im Material untersucht. Dazu werden Simulationen mit COMSOL Multiphysics basierend auf dem Zwei-Temperatur-Modell durchgeführt, wobei die Modelle der mittleren Stoßzeit der Elektronen, die Wärmekapazität der Elektronen, die Wärmeleitfähigkeit der Elektronen sowie Ansätze zur Temperaturabhängigkeit der dielektrische Funktion verschiedener Autoren untereinander verglichen werden. Zum Vergleich der simulierten mit den experimentellen Ergebnissen wurde ein Pump-Probe Aufbau realisiert, welcher die Messung der zeitlichen Änderung des Reflexionsgrades durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung ermöglicht.
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.
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.
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.
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.
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.
Entwurf, Fertigung und Programmierung einer Mikrotiterplatte mit integrierter Impedanzsensorik
(2018)
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den verschiedenen Prozessen zur Erzeugung eines Bioimpedanzsensors. Ziel ist es, einen Sensor zu schaffen, der die Impedanz messen kann, um so die Biomasse zu bestimmen. Der Sensor soll in realen Anwendungen eingesetzt werden, da er in eine Mikrotiterplatte integriert ist. Im Projekt werden verschiedene Aspekte bearbeitet, wie Biotechnologie, Elektronik und CAD-Design. Alle Schritte werden vom ersten Computerdesign bis zum aktuellen Sensor angezeigt.
Das Ziel der vorliegenden Abschlussarbeit ist die Untersuchung der Absorptionsmechanismen ultrakurz gepulster Laserstrahlung auf organischen Materialien, am Beispiel eines PMMA-Dielektrikums. Zu dessen Nachweis muss ein Pump-Probe-Aufbau so erweitert werden, dass in Kombination mit einem abstimmbaren Laser zeitlich, räumlich und spektral aufgelöste Reflektometrie sowie Ellipsometrie realisierbar ist. Dabei soll zum einen der Einfluss linearer (direkte Elektronenionisation und molekulare Resonanzanregung) als auch nichtlinearer Prozesse (Tunnel- und Multiphotonenionisation) nachgewiesen werden. Durch die Ergebnisse wird schließlich eine Realisierbarkeit Resonant-Infraroter Modifikation bzw. Ablation an organischen Materialien, durch ultrakurz gepulste Laserstrahlung im mid-IR-Spektrum, überprüft.
Bei der Herstellung multiaxialer Gelege kommen unterschiedliche Systeme zur Herstellung der multiaxialen Lagenkonstruktion auf Basis von Fadenscharen zum Einsatz. Diese Arbeit beschäftigt sich mit einer Eignungsuntersuchung eines mechatronischen Systems zur Herstellung dieser textilen Anordnung. Dabei erfolgen sowohl eine textiltechnologische Betrachtung des Schussfadeneintragsprozesses als auch eine Erzeugung eines entsprechenden Bewegungsablaufes. Dieser dient als Basis für die Synthese von Kurvenscheiben für unterschiedliche Achsen des Systems. Auf Grundlage der entwickelten Bewegungsfunktionen erfolgt eine Untersuchung der Eigenheiten sowie eine Bewertung des mechatronischen Systems hinsichtlich der Eignung als Schussfadeneintragssystem für den endlosen Eintrag von Hochleistungsfasern.
Die Möglichkeiten zur Charakterisierung von laserstrukturierten Oberflächen werden diskutiert. Es werden die Topographie, das Gefüge, die chemische
Zusammensetzung sowie die Korrosionsbeständigkeit vor und nach der Bearbeitung untersucht. Es wird ein Vorgehen zum Versuchsplanung und Auswertung mit Hilfe der Methoden des Design of Experiments vorgestellt. Die statistische Auswertung zeigt keine Effekte des Werkstoffs, der Pulsdauer von 1 MHz bis 20 MHz oder der Pulsfrequenz von 400 fs bis 10 ps auf die resultierenden Strukturen. Der Prozess ist damit in einem weiten Parameterfenster skalierbar. Der Effekt der Oberflächenbeschaffenheit kann statistisch nicht erfasst werden.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem grundlegenden Aufbau eines Motorprüfstandes. Im ersten Teil werden die verwendeten Geräte, Baugruppen und Schaltungen dargestellt. Der zweite Teil zeigt die Software der GUI, die eine automatische Aufnahme der Drehzahl-Drehmomenten-Kennlinie einer elektrischen Maschine durchführen kann.
Im Rahmen der Digitalisierung gilt es, ein individuelles Condition-Monitoring-System für die Textilmaschinen der KARL MAYER Technische Textilien GmbH zu entwickeln. Dafür soll als zentrale Einheit der Mikrocontroller EC-1 Communication Board von Renesas verwendet werden, um den Zustand von Textilmaschinen durch definierte, digitale Sensoren, welche nicht im vorhandenen Steuerungssystem integriert sind, zu erfassen. Anschließend sind diese Messwertdaten über das EtherCAT-Interface des Mikrocontrollers an die SPS-Einheit der Textilmaschine für nachfolgende Analyseprozesse zu senden.
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 Rohr-Rohrboden-Verbindung ist die wichtigste und häufigste Verbindung bei Rohrbündelwärmeübertragern. Diese Verbindung kann bei kritischen Materialkombinationen undichte Verbindungen aufweisen. Als Kriterium für die Haftfestigkeit der Verbindung gilt die Rohrauszugskraft. Im Rahmen der Arbeit wird diese Verbindung, genauer die Rohrauszugskraft, analytisch, numerisch und experimentell betrachtet. Es wird ein analytisches Modell zur Berechnung der Kraft aufgestellt und mit der Numerik und den experimentellen Untersuchungen verglichen. Die Auswertung dieser Betrachtungen zeigt, dass eine gute Übereinstimmung zwischen Analytik und Numerik herrscht. Die Numerik bietet die Grundlage zur tieferen Betrachtung der Verbindung.
Die Drehzahlreglung der Gleichstrommaschine (GSM) erfolgt mit einer Kaskadenstruktur, weil sich dadurch die beiden dominanten Zeitkonstanten separat ausregeln lassen. In diesem Projekt soll die Reglerparametrierung aus den Zeitkonstanten der GSM präsentiert werden. Die Aufnahme der Sprungantwort im ungeregelten Zustand soll die Verbesserung der Dynamik zeigen und im Bode-Diagramm soll die Reglereinstellung dargestellt und dabei die Stabilitätsreserve gekennzeichnet werden
Die bereits im wissenschaftlichen Projekt ermittelte ASR-Funktionalität sowie der aus Portunussimulationen ermittelten Erkenntnisse dient als Ausgangsbasis für den der Anforderungen des TMM gerecht werdenden in MATLAB/Simulink zu erstellenden Codec. Dieses über Softwareparameter anpassungsfähig gestaltetes ASR-Programm; in Verbindung mit einer Plausibilisierungsbox, die die Eingänge hinsichtlich ihrer Nachvollziehbarkeit überprüft, kann für die entsprechen-den Bedürfnisse auf der Rennbahn appliziert werden. Speziell ausgewählte Testszenarien und die Erstellung einer FMEA betrachten den Codec anschließend kritisch.
ta-C Schichten besitzen einzigartige Eigenschaften wie eine hohe Schichthärte, eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit und eine gute chemische Resistenz. Um die Haftfestigkeit von ta-C Schichten auf verschiedenen Substraten zu Erhöhen und damit die Belastbarkeit zu verbessern, werden die Materialien Tantal, Wolfram, Chrom und Tantalcarbid bezüglich ihrer Eignung als Haftschichten untersucht und verglichen. Zu Erzeugung der Schichten wurde das Verfahren der Laserpulsabscheidung verwendet. Durch Variation der Abscheidungsparameter konnten die Haftungseigenschaften der Schichtsysteme optimiert werden. Die Abhängigkeit der Schichtaufwachsrate, der Oberflächenrauigkeit und der Defektanzahl von den Abscheidungsparametern
wird für die Haftschichtmaterialien vorgestellt. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Analyse der Kristallphase von Tantal unter Variation der Substrattemperatur, der verwendeten Laserpulsfluenz und der Schichtdicke. Außerdem wird eine Theorie zur Entstehung von Pinholes erstellt.
Die laserpulsablatierten Ta-Haftschichten werden mit gesputterten Ta-Haftschichten bezüglich ihrer Hafteigenschaften und Schichtdefekte verglichen.
In der vorliegenden Arbeit werden Grundlagenuntersuchung zum Schmelzen von Papier unter Zuhilfenahme von Laserstrahlung präsentiert. Zum Einen werden Bestrahlungsexperimente von Papier mit CO-Laserstrahlung durchgeführt. Dabei wird auf fluenzabhängige Wechselwirkungsregime, spektroskopische Veränderungen infolge der Bestrahlung sowie auf die Dynamik der Pyrolyse eingegangen. Zum Zweiten wird die resonante Anregung von Molekülschwingungen mittels Laserstrahlung durchstimmbarer Wellenlänge thematisiert. Zuletzt werden Ergebnisse der Kombination von Druck und Laserstrahlung präsentiert. Diese dienen der Reproduzierung und Weiterentwicklung von bereits veröffentlichten Untersuchungsergebnissen. Auf Basis des aktuellen Kenntnisstandes ist ein Schmelzen von Cellulose nicht möglich.
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.
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.
Zur automatisierten Planung und Steuerung einer Anlage wird eine über viele Jahre entwickelte und stetig fortschreitende Software der Firma UTIKAL Automation GmbH & Co eingesetzt.
Diese basiert auf „klassischen“ Regeln bzw. Heuristiken zur Steuerung und Kontrolle der Abläufe, z.B. Überprüfung Maschinenbelegung, Verhinderung Kollision zwischen Transportwagen, Abstimmung von Fahrten mehrerer Transportwagen etc. Erzielt werden gute bis sehr gute Produktivität und Durchsätze in einer Anlage, jedoch ist das Ziel dieser Arbeit mittels Einsatz von maschinellem Lernen (Deep Reinforcement Learning) dies noch zu steigern und den Grad an Automatisierung zu erhöhen. Dies betrifft sowohl Produktivität und Durchsatz als auch ein hoffentlich intelligentes Eingreifen in unerwünschten oder unerwarteten Situationen ausgelöst z.B. durch Störungen.
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.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Integration von ROS und Industrierobotern. Verwendung von ROS Bibliotheken, Fähigkeiten und Tools zum Aufbau eines Systems, das es einem Industrieroboter ermöglicht, mit Hilfe eines Vision Sensors und eines Greifers in einer festen oder dynamischen Umgebung zu arbeiten, um eine Pick&Place Aufgabe auszuführen.
Der Rasen kann nicht nur das Wohnumfeld verschönern, sondern auch die Sonneneinstrahlung reduzieren, das Klima regulieren, die Atmosphäre reinigen und Boden und Wasser pflegen. Das Mähen dem Rasen ist eine Aufgabe, die immer wieder in einem privaten Garten aber auch auf für Sport- und Freizeitzwecke genutzten Rasenflächen erledigt werden muss. In der Regel werden hierfür durch Elektro- oder Verbrennungs-Motoren angetriebene, Handgelenke Rasenmäher verwendet, für kleinere Flächen auch handgetriebene Spindelmäher. Für große Flächen werden Rasenmäher verwendet, die ein Mitfahren der bedienenden Person erlauben und eine große Schnittbreite besitzen. Seit Ende der 90er Jahre sind diese praktischen Gartenhelfer bereits auf dem Markt: automatische Rasenmäher, die selbsttätig den Rasen auf die gewünschte Schnittlänge kürzen. Die meisten Mähroboter auf dem Markt müssen jedoch Begrenzungskabel setzen, um ihren Arbeitsbereich zu bestimmen. Aber Begrenzungskabel zu verlegen ist eine mühsame Aufgabe. In diesem Artikel wird daher eine Methode zur Verwendung von GPS-gesteuerten Rasenmähern zur Bestimmung der Arbeitsreichweite vorgeschlagen. GPS-Rasenroboter sind für die heutige Gesellschaft besser geeignet. Die Gründe dafür liegen auf der Hand, denn das Rasen mähen mit den GPS-Rasenrobotern erleichtert die Arbeit ungemein.