Tribologisch beanspruchte Komponenten führen aufgrund von Reibung und Verschleiß zu Verlusten von Energie und Ressourcen. In die Kontaktfläche eingebrachte Schmiertaschen können die tribologischen Bedingungen ändern, sodass Reibung und Verschleiß reduziert sowie die Belastbarkeit und Lebensdauer der Komponenten erhöht werden. Zur Sicherstellung des Erhalts der Oberflächenstrukturen über die gesamte Lebensdauer der Komponenten sollten die Taschen in den härteren Tribokontaktpartner eingebracht werden. Die Strukturierung von höherfesten Werkstoffen durch umformende Verfahren führt jedoch zu hoher Werkzeugbelastung, die zur Beschädigung oder Zerstörung des Werkzeugs führen kann. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung und Erprobung von Methoden zur präzisen umformtechnischen Fertigung von Oberflächenstrukturen in höherfeste Werkstoffe, ohne dass es zur Beschädigung des Werkzeugs kommt. Als Probenwerkstoff wurde in den Untersuchungen der nichtrostende Stahl 1.4301 verwendet.
Basierend auf einer Literaturstudie wurden in der ersten Versuchsreihe 17 Strukturen, die sich in ihrer Strukturgröße, Form und Flächendichte unterscheiden, in ebene Kontaktflächen unter Verwendung des Warm-Mikroprägeverfahrens eingebracht und in einem Kugel-Scheibe-Prüfstand tribologisch getestet. Zur Untersuchung der jeweiligen Prozessschritte beim Warm-Mikroprägen wurden FE-Modelle entwickelt und analysiert. Hierbei zeigt sich, dass im Prägeprozess die Probentemperatur, Prägetiefe, Flächendichte der Struktur und die Reibung einen entscheidenden Einfluss auf die Werkzeugbelastung besitzen. Kaum ein Einfluss zeigt in den untersuchten Variationen die Form der Struktur, Prägegeschwindigkeit und der Wärmeübergang zwischen Probe und Werkzeug. In den tribologischen Untersuchungen erreichten 15 der 17 Strukturen eine im Vergleich zur unstrukturierten Referenzprobe geringere Reibung. In Spitze konnten die Reibung über die komplette Stribeck-Kurve um das 3,4-fache und der Verschleiß um das 100-fache reduziert werden.
Zwei Strukturen, die in der ersten Versuchsreihe die Reibung stark verringert haben, wurden zur Überprüfung der Übertragbarkeit der Ergebnisse in der zweiten Versuchsreihe übernommen. Mithilfe eines neu entwickelten Wälzprägeaufbaus wurden Wellen strukturiert, die zusammen mit kommerziell erhältlichen Bronzebuchsen in einem Gleitlagerprüfstand getestet wurden. Zur Verhinderung einer Werkzeugbeschädigung beim Prägen bei Raumtemperatur, wurden hochfeste Werkzeugwerkstoffe und eine Spannungsüberlagerung im Werkstück auf ihre Eignung geprüft. Die Untersuchung des Wälzprägeprozesses im FE-Modell zeigt, dass sich durch die hohe elastische Verformung des Werkzeugs und Werkstücks die Wulstbildung nicht verhindert werden kann. Auf die Werkzeugbelastung haben die Ausgangsfestigkeit des Werkstücks und die Reibung einen erheblichen Einfluss. Kaum einen Einfluss auf die Werkzeugbelastung haben die angestrebte Formfüllung und die Größe der Struktur in den untersuchten Variation. Die Verwendung einer Spannungsüberlagerung, bei der tangentiale Zugspannungen in die zu strukturierende Oberfläche eingebracht werden, wurde im Modell die Wulsthöhe, Prägekraft und Werkzeugbelastung bei gleichbleibender Prägetiefe reduziert. Im Versuch konnte dieser Effekt und die Ursache der Divergenz zwischen Modell und Versuch nicht eindeutig ermittelt werden. In den tribologischen Untersuchungen der Gleitlager konnte die Reibung über die komplette Stribeck-Kurve um das 2,1-fache und der Verschleiß um das 49-fache reduziert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Tribologisch beanspruchte Komponenten führen aufgrund von Reibung und Verschleiß zu Verlusten von Energie und Ressourcen. In die Kontaktfläche eingebrachte Schmiertaschen können die tribologischen Bedingungen ändern, sodass Reibung und Verschleiß reduziert sowie die Belastbarkeit und Lebensdauer der Komponenten erhöht werden. Zur Sicherstellung des Erhalts der Oberflächenstrukturen über die gesamte Lebensdauer der Komponenten sollten die Taschen in den härteren Tribokontaktpartner eingebracht werden. Die Strukturierung von höherfesten Werkstoffen durch umformende Verfahren führt jedoch zu hoher Werkzeugbelastung, die zur Beschädigung oder Zerstörung des Werkzeugs führen kann. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung und Erprobung von Methoden zur präzisen umformtechnischen Fertigung von Oberflächenstrukturen in höherfeste Werkstoffe, ohne dass es zur Beschädigung des Werkzeugs kommt. Als Probenwerkstoff wurde in den Untersuchungen der nichtrostende Stahl 1.4301 verwendet.
Basierend auf einer Literaturstudie wurden in der ersten Versuchsreihe 17 Strukturen, die sich in ihrer Strukturgröße, Form und Flächendichte unterscheiden, in ebene Kontaktflächen unter Verwendung des Warm-Mikroprägeverfahrens eingebracht und in einem Kugel-Scheibe-Prüfstand tribologisch getestet. Zur Untersuchung der jeweiligen Prozessschritte beim Warm-Mikroprägen wurden FE-Modelle entwickelt und analysiert. Hierbei zeigt sich, dass im Prägeprozess die Probentemperatur, Prägetiefe, Flächendichte der Struktur und die Reibung einen entscheidenden Einfluss auf die Werkzeugbelastung besitzen. Kaum ein Einfluss zeigt in den untersuchten Variationen die Form der Struktur, Prägegeschwindigkeit und der Wärmeübergang zwischen Probe und Werkzeug. In den tribologischen Untersuchungen erreichten 15 der 17 Strukturen eine im Vergleich zur unstrukturierten Referenzprobe geringere Reibung. In Spitze konnten die Reibung über die komplette Stribeck-Kurve um das 3,4-fache und der Verschleiß um das 100-fache reduziert werden.
Zwei Strukturen, die in der ersten Versuchsreihe die Reibung stark verringert haben, wurden zur Überprüfung der Übertragbarkeit der Ergebnisse in der zweiten Versuchsreihe übernommen. Mithilfe eines neu entwickelten Wälzprägeaufbaus wurden Wellen strukturiert, die zusammen mit kommerziell erhältlichen Bronzebuchsen in einem Gleitlagerprüfstand getestet wurden. Zur Verhinderung einer Werkzeugbeschädigung beim Prägen bei Raumtemperatur, wurden hochfeste Werkzeugwerkstoffe und eine Spannungsüberlagerung im Werkstück auf ihre Eignung geprüft. Die Untersuchung des Wälzprägeprozesses im FE-Modell zeigt, dass sich durch die hohe elastische Verformung des Werkzeugs und Werkstücks die Wulstbildung nicht verhindert werden kann. Auf die Werkzeugbelastung haben die Ausgangsfestigkeit des Werkstücks und die Reibung einen erheblichen Einfluss. Kaum einen Einfluss auf die Werkzeugbelastung haben die angestrebte Formfüllung und die Größe der Struktur in den untersuchten Variation. Die Verwendung einer Spannungsüberlagerung, bei der tangentiale Zugspannungen in die zu strukturierende Oberfläche eingebracht werden, wurde im Modell die Wulsthöhe, Prägekraft und Werkzeugbelastung bei gleichbleibender Prägetiefe reduziert. Im Versuch konnte dieser Effekt und die Ursache der Divergenz zwischen Modell und Versuch nicht eindeutig ermittelt werden. In den tribologischen Untersuchungen der Gleitlager konnte die Reibung über die komplette Stribeck-Kurve um das 2,1-fache und der Verschleiß um das 49-fache reduziert werden.
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Tribologisch beanspruchte Komponenten führen aufgrund von Reibung und Verschleiß zu Verlusten von Energie und Ressourcen. In die Kontaktfläche eingebrachte Schmiertaschen können die tribologischen Bedingungen ändern, sodass Reibung und Verschleiß reduziert sowie die Belastbarkeit und Lebensdauer der Komponenten erhöht werden. Zur Sicherstellung des Erhalts der Oberflächenstrukturen über die gesamte Lebensdauer der Komponenten sollten die Taschen in den härteren Tribokontaktpartner eingebracht werden. Die Strukturierung von höherfesten Werkstoffen durch umformende Verfahren führt jedoch zu hoher Werkzeugbelastung, die zur Beschädigung oder Zerstörung des Werkzeugs führen kann. Das Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung und Erprobung von Methoden zur präzisen umformtechnischen Fertigung von Oberflächenstrukturen in höherfeste Werkstoffe, ohne dass es zur Beschädigung des Werkzeugs kommt. Als Probenwerkstoff wurde in den Untersuchungen der nichtrostende Stahl 1.4301 verwendet.
Basierend auf einer Literaturstudie wurden in der ersten Versuchsreihe 17 Strukturen, die sich in ihrer Strukturgröße, Form und Flächendichte unterscheiden, in ebene Kontaktflächen unter Verwendung des Warm-Mikroprägeverfahrens eingebracht und in einem Kugel-Scheibe-Prüfstand tribologisch getestet. Zur Untersuchung der jeweiligen Prozessschritte beim Warm-Mikroprägen wurden FE-Modelle entwickelt und analysiert. Hierbei zeigt sich, dass im Prägeprozess die Probentemperatur, Prägetiefe, Flächendichte der Struktur und die Reibung einen entscheidenden Einfluss auf die Werkzeugbelastung besitzen. Kaum ein Einfluss zeigt in den untersuchten Variationen die Form der Struktur, Prägegeschwindigkeit und der Wärmeübergang zwischen Probe und Werkzeug. In den tribologischen Untersuchungen erreichten 15 der 17 Strukturen eine im Vergleich zur unstrukturierten Referenzprobe geringere Reibung. In Spitze konnten die Reibung über die komplette Stribeck-Kurve um das 3,4-fache und der Verschleiß um das 100-fache reduziert werden.
Zwei Strukturen, die in der ersten Versuchsreihe die Reibung stark verringert haben, wurden zur Überprüfung der Übertragbarkeit der Ergebnisse in der zweiten Versuchsreihe übernommen. Mithilfe eines neu entwickelten Wälzprägeaufbaus wurden Wellen strukturiert, die zusammen mit kommerziell erhältlichen Bronzebuchsen in einem Gleitlagerprüfstand getestet wurden. Zur Verhinderung einer Werkzeugbeschädigung beim Prägen bei Raumtemperatur, wurden hochfeste Werkzeugwerkstoffe und eine Spannungsüberlagerung im Werkstück auf ihre Eignung geprüft. Die Untersuchung des Wälzprägeprozesses im FE-Modell zeigt, dass sich durch die hohe elastische Verformung des Werkzeugs und Werkstücks die Wulstbildung nicht verhindert werden kann. Auf die Werkzeugbelastung haben die Ausgangsfestigkeit des Werkstücks und die Reibung einen erheblichen Einfluss. Kaum einen Einfluss auf die Werkzeugbelastung haben die angestrebte Formfüllung und die Größe der Struktur in den untersuchten Variation. Die Verwendung einer Spannungsüberlagerung, bei der tangentiale Zugspannungen in die zu strukturierende Oberfläche eingebracht werden, wurde im Modell die Wulsthöhe, Prägekraft und Werkzeugbelastung bei gleichbleibender Prägetiefe reduziert. Im Versuch konnte dieser Effekt und die Ursache der Divergenz zwischen Modell und Versuch nicht eindeutig ermittelt werden. In den tribologischen Untersuchungen der Gleitlager konnte die Reibung über die komplette Stribeck-Kurve um das 2,1-fache und der Verschleiß um das 49-fache reduziert werden.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Produkte aus Stahl haben eine hohe Bedeutung und finden als Strukturbauteile in einer Vielzahl an Branchen Anwendung. Ein großer Anteil des Stahls wird zu Flachprodukten gewalzt und mit Wasser gekühlt, um die geometrischen Abmessungen sowie die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge einzustellen. Bei diesen Prozessschritten können bereits durch geringe Abweichungen Ebenheitsfehler entstehen. Im Sinne einer sicheren Prozessführung und einer hohen Produktqualität gilt es diese Fehler bestmöglich zu beseitigen. Hierzu werden typischerweise Rollenrichtmaschinen eingesetzt. Aufgrund der hohen Komplexität dieses Prozesses wird das Richten auch heutzutage noch überwiegend erfahrungsbasiert gesteuert und die Frage nach der Anzahl der notwendigen Richtstiche sowie der jeweiligen Richtintensitäten bleibt vor dem Richten meist unbeantwortet. Um das Erfahrungswissen modellbasiert zu stützen haben sich Ansätze zur Prozessbeschreibung, -optimierung und -regelung des Richtens kontinuierlich weiterentwickelt. Zusätzlich werden auch moderne Methoden wie Datenbankanalysen und Finite-Elemente-Methode immer leistungsstärker. Das Ziel dieser Arbeit ist, moderne Methoden und bestehende Ansätze zu verknüpfen, weiterzuentwickeln und eine Systematik zu erarbeiten, welche in der Lage ist, die oben genannte Frage nach passenden Richtstrategien für das Warmrichten von Grobblechen zu beantworten und so die Grundlage für eine Prozessoptimierung zu bilden. Hiermit soll es möglich sein, die Anzahl und Intensität der Richtstiche systematisch abzuleiten, sodass der Richtprozess bestmöglich ausgelegt werden kann.
Um das Ziel umzusetzen, wurde eine umfassende Systematik bestehend aus einzelnen und ineinandergreifenden Methoden realisiert. Die Systematik besteht aus einer Abfolge von drei übergeordneten Methoden. Die erste Methode stellt die Ebenheitscharakterisierung zur Umwandlung gemessener Ebenheiten in charakteristische Kennwerte dar. Hier wurden bestehende Ansätze aus dem aktuellen Stand der Technik zur Beschreibung der Ebenheit mittels charakteristischer Kennwerter speziell an typische Merkmale für Grobbleche angepasst. Zusätzlich wurden fehlende Kennwerte, um alle Informationen der Ebenheit ganzheitlich und detailliert zu erfassen, erarbeitet und ergänzt. Die einzelnen Ansätze wurden schließlich zu einem Programm („Flatness Characterization – FlaCh“) zusammengefasst, dass die Ebenheit digitalisierter Walztafeln vollautomatisch auswertet und die charakteristischen Kennwerte in eine Datenbank speichert. Die hierzu notwendigen Ebenheitsmessungen stammten aus archivierten Betriebsdaten eines industriellen Grobblechwalzwerks. Die zweite Methode basiert auf dem Data-Mining zur Datenbankanalyse und Verknüpfung der Ebenheitskennwerte mit prozesstypischen Produktionsbedingungen oder Produkteigenschaften. Die Identifizierung kritischer Einflussfaktoren, bei denen besonders häufig und starke Ebenheitsfehler auftreten, ebnet die Grundlage für eine Prozessoptimierung. Wenn bekannt ist, unter welchen Einflussfaktoren Ebenheitsfehler entstehen, können einerseits diejenigen Prozesse angepasst werden, die für die Entstehung der Fehler verantwortlich sind. Andererseits können die hier im Fokus stehenden Richtstrategien erarbeitet werden, welche die vorhandenen Fehler möglichst effizient beseitigen. Die Ableitung von Richtstrategien stellt die dritte Methode dar. Diese umfasst FE-Analysen des Richtprozesses zur Untersuchung des Einflusses von Prozessschwankungen und von Ebenheitsfehlern auf das Richtergebnis. Erarbeitet wurden 2D FE-Richtmodelle für die Untersuchung typischer Prozessschwankungen, Schwerkraft und abwickelbarer Ebenheitsfehler sowie 3D FE-Richtmodelle für die Ableitung von Strategien zur effizienten Beseitigung nicht abwickelbarer Ebenheitsfehler. Eine chronologische Abfolge der drei Methoden erlaubt die Identifizierung von relevanten Klassen für die Untersuchung und Modellierung von FE-Modellen, die speziell an die Eigenschaften dieser Klassen angepasst sind. Dies ermöglicht eine praxisnahe Untersuchung des Richtprozesses auf Grundlage von FE-Modelle, um die Ebenheitsfehler so effizient wie möglich zu beseitigen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Produkte aus Stahl haben eine hohe Bedeutung und finden als Strukturbauteile in einer Vielzahl an Branchen Anwendung. Ein großer Anteil des Stahls wird zu Flachprodukten gewalzt und mit Wasser gekühlt, um die geometrischen Abmessungen sowie die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge einzustellen. Bei diesen Prozessschritten können bereits durch geringe Abweichungen Ebenheitsfehler entstehen. Im Sinne einer sicheren Prozessführung und einer hohen Produktqualität gilt es diese Fehler bestmöglich zu beseitigen. Hierzu werden typischerweise Rollenrichtmaschinen eingesetzt. Aufgrund der hohen Komplexität dieses Prozesses wird das Richten auch heutzutage noch überwiegend erfahrungsbasiert gesteuert und die Frage nach der Anzahl der notwendigen Richtstiche sowie der jeweiligen Richtintensitäten bleibt vor dem Richten meist unbeantwortet. Um das Erfahrungswissen modellbasiert zu stützen haben sich Ansätze zur Prozessbeschreibung, -optimierung und -regelung des Richtens kontinuierlich weiterentwickelt. Zusätzlich werden auch moderne Methoden wie Datenbankanalysen und Finite-Elemente-Methode immer leistungsstärker. Das Ziel dieser Arbeit ist, moderne Methoden und bestehende Ansätze zu verknüpfen, weiterzuentwickeln und eine Systematik zu erarbeiten, welche in der Lage ist, die oben genannte Frage nach passenden Richtstrategien für das Warmrichten von Grobblechen zu beantworten und so die Grundlage für eine Prozessoptimierung zu bilden. Hiermit soll es möglich sein, die Anzahl und Intensität der Richtstiche systematisch abzuleiten, sodass der Richtprozess bestmöglich ausgelegt werden kann.
Um das Ziel umzusetzen, wurde eine umfassende Systematik bestehend aus einzelnen und ineinandergreifenden Methoden realisiert. Die Systematik besteht aus einer Abfolge von drei übergeordneten Methoden. Die erste Methode stellt die Ebenheitscharakterisierung zur Umwandlung gemessener Ebenheiten in charakteristische Kennwerte dar. Hier wurden bestehende Ansätze aus dem aktuellen Stand der Technik zur Beschreibung der Ebenheit mittels charakteristischer Kennwerter speziell an typische Merkmale für Grobbleche angepasst. Zusätzlich wurden fehlende Kennwerte, um alle Informationen der Ebenheit ganzheitlich und detailliert zu erfassen, erarbeitet und ergänzt. Die einzelnen Ansätze wurden schließlich zu einem Programm („Flatness Characterization – FlaCh“) zusammengefasst, dass die Ebenheit digitalisierter Walztafeln vollautomatisch auswertet und die charakteristischen Kennwerte in eine Datenbank speichert. Die hierzu notwendigen Ebenheitsmessungen stammten aus archivierten Betriebsdaten eines industriellen Grobblechwalzwerks. Die zweite Methode basiert auf dem Data-Mining zur Datenbankanalyse und Verknüpfung der Ebenheitskennwerte mit prozesstypischen Produktionsbedingungen oder Produkteigenschaften. Die Identifizierung kritischer Einflussfaktoren, bei denen besonders häufig und starke Ebenheitsfehler auftreten, ebnet die Grundlage für eine Prozessoptimierung. Wenn bekannt ist, unter welchen Einflussfaktoren Ebenheitsfehler entstehen, können einerseits diejenigen Prozesse angepasst werden, die für die Entstehung der Fehler verantwortlich sind. Andererseits können die hier im Fokus stehenden Richtstrategien erarbeitet werden, welche die vorhandenen Fehler möglichst effizient beseitigen. Die Ableitung von Richtstrategien stellt die dritte Methode dar. Diese umfasst FE-Analysen des Richtprozesses zur Untersuchung des Einflusses von Prozessschwankungen und von Ebenheitsfehlern auf das Richtergebnis. Erarbeitet wurden 2D FE-Richtmodelle für die Untersuchung typischer Prozessschwankungen, Schwerkraft und abwickelbarer Ebenheitsfehler sowie 3D FE-Richtmodelle für die Ableitung von Strategien zur effizienten Beseitigung nicht abwickelbarer Ebenheitsfehler. Eine chronologische Abfolge der drei Methoden erlaubt die Identifizierung von relevanten Klassen für die Untersuchung und Modellierung von FE-Modellen, die speziell an die Eigenschaften dieser Klassen angepasst sind. Dies ermöglicht eine praxisnahe Untersuchung des Richtprozesses auf Grundlage von FE-Modelle, um die Ebenheitsfehler so effizient wie möglich zu beseitigen.
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Produkte aus Stahl haben eine hohe Bedeutung und finden als Strukturbauteile in einer Vielzahl an Branchen Anwendung. Ein großer Anteil des Stahls wird zu Flachprodukten gewalzt und mit Wasser gekühlt, um die geometrischen Abmessungen sowie die mechanischen Eigenschaften der Halbzeuge einzustellen. Bei diesen Prozessschritten können bereits durch geringe Abweichungen Ebenheitsfehler entstehen. Im Sinne einer sicheren Prozessführung und einer hohen Produktqualität gilt es diese Fehler bestmöglich zu beseitigen. Hierzu werden typischerweise Rollenrichtmaschinen eingesetzt. Aufgrund der hohen Komplexität dieses Prozesses wird das Richten auch heutzutage noch überwiegend erfahrungsbasiert gesteuert und die Frage nach der Anzahl der notwendigen Richtstiche sowie der jeweiligen Richtintensitäten bleibt vor dem Richten meist unbeantwortet. Um das Erfahrungswissen modellbasiert zu stützen haben sich Ansätze zur Prozessbeschreibung, -optimierung und -regelung des Richtens kontinuierlich weiterentwickelt. Zusätzlich werden auch moderne Methoden wie Datenbankanalysen und Finite-Elemente-Methode immer leistungsstärker. Das Ziel dieser Arbeit ist, moderne Methoden und bestehende Ansätze zu verknüpfen, weiterzuentwickeln und eine Systematik zu erarbeiten, welche in der Lage ist, die oben genannte Frage nach passenden Richtstrategien für das Warmrichten von Grobblechen zu beantworten und so die Grundlage für eine Prozessoptimierung zu bilden. Hiermit soll es möglich sein, die Anzahl und Intensität der Richtstiche systematisch abzuleiten, sodass der Richtprozess bestmöglich ausgelegt werden kann.
Um das Ziel umzusetzen, wurde eine umfassende Systematik bestehend aus einzelnen und ineinandergreifenden Methoden realisiert. Die Systematik besteht aus einer Abfolge von drei übergeordneten Methoden. Die erste Methode stellt die Ebenheitscharakterisierung zur Umwandlung gemessener Ebenheiten in charakteristische Kennwerte dar. Hier wurden bestehende Ansätze aus dem aktuellen Stand der Technik zur Beschreibung der Ebenheit mittels charakteristischer Kennwerter speziell an typische Merkmale für Grobbleche angepasst. Zusätzlich wurden fehlende Kennwerte, um alle Informationen der Ebenheit ganzheitlich und detailliert zu erfassen, erarbeitet und ergänzt. Die einzelnen Ansätze wurden schließlich zu einem Programm („Flatness Characterization – FlaCh“) zusammengefasst, dass die Ebenheit digitalisierter Walztafeln vollautomatisch auswertet und die charakteristischen Kennwerte in eine Datenbank speichert. Die hierzu notwendigen Ebenheitsmessungen stammten aus archivierten Betriebsdaten eines industriellen Grobblechwalzwerks. Die zweite Methode basiert auf dem Data-Mining zur Datenbankanalyse und Verknüpfung der Ebenheitskennwerte mit prozesstypischen Produktionsbedingungen oder Produkteigenschaften. Die Identifizierung kritischer Einflussfaktoren, bei denen besonders häufig und starke Ebenheitsfehler auftreten, ebnet die Grundlage für eine Prozessoptimierung. Wenn bekannt ist, unter welchen Einflussfaktoren Ebenheitsfehler entstehen, können einerseits diejenigen Prozesse angepasst werden, die für die Entstehung der Fehler verantwortlich sind. Andererseits können die hier im Fokus stehenden Richtstrategien erarbeitet werden, welche die vorhandenen Fehler möglichst effizient beseitigen. Die Ableitung von Richtstrategien stellt die dritte Methode dar. Diese umfasst FE-Analysen des Richtprozesses zur Untersuchung des Einflusses von Prozessschwankungen und von Ebenheitsfehlern auf das Richtergebnis. Erarbeitet wurden 2D FE-Richtmodelle für die Untersuchung typischer Prozessschwankungen, Schwerkraft und abwickelbarer Ebenheitsfehler sowie 3D FE-Richtmodelle für die Ableitung von Strategien zur effizienten Beseitigung nicht abwickelbarer Ebenheitsfehler. Eine chronologische Abfolge der drei Methoden erlaubt die Identifizierung von relevanten Klassen für die Untersuchung und Modellierung von FE-Modellen, die speziell an die Eigenschaften dieser Klassen angepasst sind. Dies ermöglicht eine praxisnahe Untersuchung des Richtprozesses auf Grundlage von FE-Modelle, um die Ebenheitsfehler so effizient wie möglich zu beseitigen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Die Themen der EIPOS-Sachverständigentage "Holzschutz" und "Sachverstand am Bau" 2023 behandeln aktuelle Fragestellungen des Sachverständigenwesens und zum Bauen mit Holz, von neuen Sanierungsmethoden von Holz bei Rissen oder Schädlingsbefall und Fragen zu Holzschutzmittelbelastungen über moderne, zerstörungsfreie Untersuchungsverfahren, die Bewertung regenerativer Wärmeerzeuger in Bauschadensgutachten, digitales Baurecht bis hin zur Frage hinnehmbarer Fehler aus Sachverständigensicht.
Aktualisiert: 2023-06-29
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Die Themen der EIPOS-Sachverständigentage "Holzschutz" und "Sachverstand am Bau" 2023 behandeln aktuelle Fragestellungen des Sachverständigenwesens und zum Bauen mit Holz, von neuen Sanierungsmethoden von Holz bei Rissen oder Schädlingsbefall und Fragen zu Holzschutzmittelbelastungen über moderne, zerstörungsfreie Untersuchungsverfahren, die Bewertung regenerativer Wärmeerzeuger in Bauschadensgutachten, digitales Baurecht bis hin zur Frage hinnehmbarer Fehler aus Sachverständigensicht.
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Die Themen der EIPOS-Sachverständigentage "Holzschutz" und "Sachverstand am Bau" 2023 behandeln aktuelle Fragestellungen des Sachverständigenwesens und zum Bauen mit Holz, von neuen Sanierungsmethoden von Holz bei Rissen oder Schädlingsbefall und Fragen zu Holzschutzmittelbelastungen über moderne, zerstörungsfreie Untersuchungsverfahren, die Bewertung regenerativer Wärmeerzeuger in Bauschadensgutachten, digitales Baurecht bis hin zur Frage hinnehmbarer Fehler aus Sachverständigensicht.
Aktualisiert: 2023-06-29
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Die deutsche Ausgabe des Buches TGC 11 "Charpentes Métalliques" der EPF Lausanne baut auf dem deutschen TGC 10 "Stahlbau - Grundbegriffe und Bemessungsverfahren" auf und erläutert Entwurf und Bemessung von Stahlhochbauten. Die Verweise auf SIA Tragwerksnormen wurden aktualisiert sowie Hinweise auf die Eurocodes 3 und 4 eingefügt. Zuerst wird der Entwurf von Hallen und Geschossbauten behandelt: Konstruktionskriterien, Tragsysteme sowie die Lastweiterleitung. Nachfolgend werden die entsprechende Bemessung und Dimensionierung dargelegt. Zum einfachen Entwerfen und sicheren Bemessen von Stahlhochbauten sind Formeln und Richtwerte, anschauliche Zeichnungen sowie Rechenbeispiele aufgeführt. Das Buch setzt grundlegende Kenntnisse der Baustatik oder der Tragwerkslehre sowie der Normen voraus. Es richtet sich insbesondere an Studierende des Bauingenieurwesens und der Tragwerkslehre sowie an Ingenieure in Planungsbüros, Unternehmen und Verwaltung, die sich mit Stahlhochbauten beschäftigen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Die deutsche Ausgabe des Buches TGC 11 "Charpentes Métalliques" der EPF Lausanne baut auf dem deutschen TGC 10 "Stahlbau - Grundbegriffe und Bemessungsverfahren" auf und erläutert Entwurf und Bemessung von Stahlhochbauten. Die Verweise auf SIA Tragwerksnormen wurden aktualisiert sowie Hinweise auf die Eurocodes 3 und 4 eingefügt. Zuerst wird der Entwurf von Hallen und Geschossbauten behandelt: Konstruktionskriterien, Tragsysteme sowie die Lastweiterleitung. Nachfolgend werden die entsprechende Bemessung und Dimensionierung dargelegt. Zum einfachen Entwerfen und sicheren Bemessen von Stahlhochbauten sind Formeln und Richtwerte, anschauliche Zeichnungen sowie Rechenbeispiele aufgeführt. Das Buch setzt grundlegende Kenntnisse der Baustatik oder der Tragwerkslehre sowie der Normen voraus. Es richtet sich insbesondere an Studierende des Bauingenieurwesens und der Tragwerkslehre sowie an Ingenieure in Planungsbüros, Unternehmen und Verwaltung, die sich mit Stahlhochbauten beschäftigen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Die deutsche Ausgabe des Buches TGC 11 "Charpentes Métalliques" der EPF Lausanne baut auf dem deutschen TGC 10 "Stahlbau - Grundbegriffe und Bemessungsverfahren" auf und erläutert Entwurf und Bemessung von Stahlhochbauten. Die Verweise auf SIA Tragwerksnormen wurden aktualisiert sowie Hinweise auf die Eurocodes 3 und 4 eingefügt. Zuerst wird der Entwurf von Hallen und Geschossbauten behandelt: Konstruktionskriterien, Tragsysteme sowie die Lastweiterleitung. Nachfolgend werden die entsprechende Bemessung und Dimensionierung dargelegt. Zum einfachen Entwerfen und sicheren Bemessen von Stahlhochbauten sind Formeln und Richtwerte, anschauliche Zeichnungen sowie Rechenbeispiele aufgeführt. Das Buch setzt grundlegende Kenntnisse der Baustatik oder der Tragwerkslehre sowie der Normen voraus. Es richtet sich insbesondere an Studierende des Bauingenieurwesens und der Tragwerkslehre sowie an Ingenieure in Planungsbüros, Unternehmen und Verwaltung, die sich mit Stahlhochbauten beschäftigen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Bei der Errichtung, Änderung und dem Betrieb von PV-Anlagen müssen spezielle Vorgaben beachtet werden.
Beispielsweise ist für den Anschluss und den Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 und für die Systemdokumentation der Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen von PV-Anlagen die VDE 0126-23-1 verbindlich anzuwenden.
Wer Kundenanlagen errichtet, installiert, umbaut oder prüft, muss alle maßgeblichen Vorgaben kennen und wissen, wie diese normkonform umzusetzen sind.
Von der Errichtung über die Installation und den Netzanschluss, bis hin zur Prüfung, Wartung und Instandhaltung: Mit dem "Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen" lassen sich alle relevanten Normanforderungen schnell und gezielt nachschlagen.
Aktualisiert: 2023-07-01
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Bei der Errichtung, Änderung und dem Betrieb von PV-Anlagen müssen spezielle Vorgaben beachtet werden.
Beispielsweise ist für den Anschluss und den Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 und für die Systemdokumentation der Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen von PV-Anlagen die VDE 0126-23-1 verbindlich anzuwenden.
Wer Kundenanlagen errichtet, installiert, umbaut oder prüft, muss alle maßgeblichen Vorgaben kennen und wissen, wie diese normkonform umzusetzen sind.
Von der Errichtung über die Installation und den Netzanschluss, bis hin zur Prüfung, Wartung und Instandhaltung: Mit dem "Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen" lassen sich alle relevanten Normanforderungen schnell und gezielt nachschlagen.
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Beispielsweise ist für den Anschluss und den Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 und für die Systemdokumentation der Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen von PV-Anlagen die VDE 0126-23-1 verbindlich anzuwenden.
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Von der Errichtung über die Installation und den Netzanschluss, bis hin zur Prüfung, Wartung und Instandhaltung: Mit dem "Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen" lassen sich alle relevanten Normanforderungen schnell und gezielt nachschlagen.
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Beispielsweise ist für den Anschluss und den Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 und für die Systemdokumentation der Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen von PV-Anlagen die VDE 0126-23 verbindlich anzuwenden.
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Beispielsweise ist für den Anschluss und den Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 und für die Systemdokumentation der Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen von PV-Anlagen die VDE 0126-23 verbindlich anzuwenden.
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Aktualisiert: 2023-07-01
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Bei der Errichtung, Änderung und dem Betrieb von PV-Anlagen müssen spezielle Vorgaben beachtet werden.
Beispielsweise ist für den Anschluss und den Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen die Anwendungsregel VDE-AR-N 4105 und für die Systemdokumentation der Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen von PV-Anlagen die VDE 0126-23 verbindlich anzuwenden.
Wer Kundenanlagen errichtet, installiert, umbaut oder prüft, muss alle maßgeblichen Vorgaben kennen und wissen, wie diese normkonform umzusetzen sind.
Von der Errichtung über die Installation und den Netzanschluss, bis hin zur Prüfung, Wartung und Instandhaltung: Mit dem "Ausführungshandbuch für Photovoltaik-Anlagen" lassen sich alle relevanten Normanforderungen schnell und gezielt nachschlagen.
Aktualisiert: 2023-07-01
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Beim Ermüdungsnachweis von Kranbahnträgern wird oft das Detail der Radlasteinleitung vom Obergurt in das Stegblech maßgebend. Hierzu werden derzeit für den bauaufsichtlichen Bereich in Tabelle 8.10 der DIN EN 1993-1-9 [1] Kerbfälle zur
Verfügung gestellt, die im Vergleich mit anderen internationalen Regelwerken wie der IIW-Richtlinie [2], FKM-Richtlinie [3], FEM [4] sowie der europäisch harmonisierten Krannorm DIN EN 13001-1 [5] wesentlich konservativer sind. Die größte Diskrepanz existiert gegenüber der abgelösten deutschen Kranbahnnorm DIN 4132 [6]. Unter Berücksichtigung des Mittelspannungseinflusses führte diese Norm zu einer extrem höheren Ermüdungsfestigkeit. Die Unterschiede haben insbesondere im Bereich von hochbeanspruchten Kranbahnanlagen, bspw. der von Hüttenwerken, starke Auswirkungen auf die Dimensionierung. Denn der überwiegende Teil der dort eingesetzten Kranbahnträger stammt noch aus den 1960er und 1970er Jahren und wurde gemäß den damals geltenden Regelungen aus DIN 4132 [6] bzw. der Vorgängernorm DIN 120 [7] oder aus TGL 13471 [8] in der ehemaligen „DDR“ ausgelegt. Die aus betrieblichen Gründen häufig erforderlich werdenden Nachrechnungen, nunmehr nach DIN EN 1993-1-9, stellt die Anlagenbetreiber vor große Schwierigkeiten, die nicht selten zu neuen Kranbahnträgerquerschnitten mit mehr als doppelt so dicken Querschnittsteilen und teilweise bis zu 80 mm starken Stegblechen führen. Dies hat neben der Wirtschaftlichkeit der Kranbahnanlagen selbst auch weitreichende Auswirkungen auf die Unterkonstruktionen, die oft nur noch schwierig zu realisieren wären. Dies gab Grund für die vorliegende Dissertation, das Kerbdetail der Radlasteinleitung in für schwere Beanspruchung üblicher durchgeschweißter DHV- bzw. K-Ausführung näher zu untersuchen und Antworten auf die Frage der wirklichen Ermüdungsfestigkeit zu finden.
Dabei werden zunächst die Hintergründe der aktuellen Kerbfalleinstufung erörtert. Hierzu werden Hintergrunddokumente des Eurocode 3 (EC3) sowie experimentelle Ergebnisse aus früheren Forschungsprojekten einbezogen, die u.a. mit den Anforderungen aus anderen Regelwerken verglichen werden. Der Ansatz der Arbeit ist neu. Denn er basiert nicht auf üblichen Laborversuchen, die für die vorliegende Fragestellung kaum und insbesondere nicht in der erforderlichen
Anzahl durchführbar gewesen wären, sondern auf Ermüdungsuntersuchungen an realen Kranbahnträgern aus Stahlwerken mit hinreichend genau bekannter Lastgeschichte und erfasstem Schadenszustand. So umfasst die Arbeit die Auswertung
von realen Kranbahnträgern hinsichtlich ihrer maximal ertragenen Spannungsschwingbreiten während ihrer Betriebsdauer. Charakteristisch für die untersuchte Datenbasis ist dabei die dominierende Anzahl von Durchläufern, die mit einem Anteil
von über 95 % qualitativ bereits ein sehr gutmütiges Ermüdungsverhalten der Kranbahnträger impliziert. Diese Information wird mit Hilfe eines alternativen statistischen Auswerteverfahrens auf Grundlage der Maximum-Likelihood-Methode quantifiziert.
Die Untersuchungen erfolgen sowohl unter Anwendung des herkömmlichen Nennspannungskonzepts als auch unter Berücksichtigung numerisch gestützter örtlicher Spannungskonzepte. Letztere wurden auch in weiterführenden FEM-Untersuchungen angewendet, deren Ergebnisse eine hinsichtlich der genauen Geometrie differenziertere Kerbfalleinstufung ermöglichte. Die Ergebnisse der Arbeit münden schließlich in einen Normenvorschlag.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Beim Ermüdungsnachweis von Kranbahnträgern wird oft das Detail der Radlasteinleitung vom Obergurt in das Stegblech maßgebend. Hierzu werden derzeit für den bauaufsichtlichen Bereich in Tabelle 8.10 der DIN EN 1993-1-9 [1] Kerbfälle zur
Verfügung gestellt, die im Vergleich mit anderen internationalen Regelwerken wie der IIW-Richtlinie [2], FKM-Richtlinie [3], FEM [4] sowie der europäisch harmonisierten Krannorm DIN EN 13001-1 [5] wesentlich konservativer sind. Die größte Diskrepanz existiert gegenüber der abgelösten deutschen Kranbahnnorm DIN 4132 [6]. Unter Berücksichtigung des Mittelspannungseinflusses führte diese Norm zu einer extrem höheren Ermüdungsfestigkeit. Die Unterschiede haben insbesondere im Bereich von hochbeanspruchten Kranbahnanlagen, bspw. der von Hüttenwerken, starke Auswirkungen auf die Dimensionierung. Denn der überwiegende Teil der dort eingesetzten Kranbahnträger stammt noch aus den 1960er und 1970er Jahren und wurde gemäß den damals geltenden Regelungen aus DIN 4132 [6] bzw. der Vorgängernorm DIN 120 [7] oder aus TGL 13471 [8] in der ehemaligen „DDR“ ausgelegt. Die aus betrieblichen Gründen häufig erforderlich werdenden Nachrechnungen, nunmehr nach DIN EN 1993-1-9, stellt die Anlagenbetreiber vor große Schwierigkeiten, die nicht selten zu neuen Kranbahnträgerquerschnitten mit mehr als doppelt so dicken Querschnittsteilen und teilweise bis zu 80 mm starken Stegblechen führen. Dies hat neben der Wirtschaftlichkeit der Kranbahnanlagen selbst auch weitreichende Auswirkungen auf die Unterkonstruktionen, die oft nur noch schwierig zu realisieren wären. Dies gab Grund für die vorliegende Dissertation, das Kerbdetail der Radlasteinleitung in für schwere Beanspruchung üblicher durchgeschweißter DHV- bzw. K-Ausführung näher zu untersuchen und Antworten auf die Frage der wirklichen Ermüdungsfestigkeit zu finden.
Dabei werden zunächst die Hintergründe der aktuellen Kerbfalleinstufung erörtert. Hierzu werden Hintergrunddokumente des Eurocode 3 (EC3) sowie experimentelle Ergebnisse aus früheren Forschungsprojekten einbezogen, die u.a. mit den Anforderungen aus anderen Regelwerken verglichen werden. Der Ansatz der Arbeit ist neu. Denn er basiert nicht auf üblichen Laborversuchen, die für die vorliegende Fragestellung kaum und insbesondere nicht in der erforderlichen
Anzahl durchführbar gewesen wären, sondern auf Ermüdungsuntersuchungen an realen Kranbahnträgern aus Stahlwerken mit hinreichend genau bekannter Lastgeschichte und erfasstem Schadenszustand. So umfasst die Arbeit die Auswertung
von realen Kranbahnträgern hinsichtlich ihrer maximal ertragenen Spannungsschwingbreiten während ihrer Betriebsdauer. Charakteristisch für die untersuchte Datenbasis ist dabei die dominierende Anzahl von Durchläufern, die mit einem Anteil
von über 95 % qualitativ bereits ein sehr gutmütiges Ermüdungsverhalten der Kranbahnträger impliziert. Diese Information wird mit Hilfe eines alternativen statistischen Auswerteverfahrens auf Grundlage der Maximum-Likelihood-Methode quantifiziert.
Die Untersuchungen erfolgen sowohl unter Anwendung des herkömmlichen Nennspannungskonzepts als auch unter Berücksichtigung numerisch gestützter örtlicher Spannungskonzepte. Letztere wurden auch in weiterführenden FEM-Untersuchungen angewendet, deren Ergebnisse eine hinsichtlich der genauen Geometrie differenziertere Kerbfalleinstufung ermöglichte. Die Ergebnisse der Arbeit münden schließlich in einen Normenvorschlag.
Aktualisiert: 2023-06-30
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