In diesem Fachbuch werden Grundkenntnisse zur Werkstofftechnologie praxisbezogen, verständlich und anschaulich vermittelt. Auf dieser Basis wird das Verständnis für spezielle Bedingungen und Abläufe wichtiger technologischer Prozesse gefördert. Die Auswirkungen der jeweiligen Herstellungsverfahren auf die Eigenschaften der Werkstoffe und Halbzeuge werden ausführlich behandelt. In der vollständig normenaktualisierten Auflage wurden nicht mehr relevante Themen gestrafft sowie das Sachwortverzeichnis vollständig überarbeitet und verbessert. Jedes Kapitel erhielt eine Kurzzusammenfassung.
Aktualisiert: 2023-07-03
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Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-07-02
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Aktualisiert: 2023-07-02
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Derzeit erfolgt der Lackauftrag für Strukturbauteile in der Luftfahrt in den meisten Fällen durch eine manuelle Sprühapplikation nach der Bauteilentformung. Bevor ein Lack aufgesprüht werden kann, muss das Bauteil aufwendig vorbehandelt werden. Als Alternative bietet sich ein Lackübertrag mit einer plasmapolymer beschichteten Polymerfolie als eine Art In-Mold-Coating an.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die durch Prozessparameter gesteuerte Eindickung und die damit einhergehende Viskosität des SMC-Halbzeugs gelten als ein für die Bauteilqualität wichtiges Kriterium. Dabei wirken sich auch Veränderungen der Rohstoffchargen sowie Störeinflüsse bei der Herstellung auf den Viskositätsverlauf aus. Dies kann während der Bauteilherstellung im Fließpressprozess unerwünschte Auswirkungen haben, welche die Formteileigenschaften negativ beeinflussen.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Die im Forschungsprojekt MAI Skelett erarbeitete Skelettbauweise konnte das Potential endlos, kohlenstofffaserverstärkter Thermoplastprofile aufzeigen. Um das gesamte wirtschaftliche Potential dieser Hybridbauweise nutzten zu können, bedarf es der weitergehenden Analyse des parallelen Einsatzes unterschiedlicher Verstärkungsfasern. In dieser Arbeit wird das Verhalten von Kohlenstofffaser-, Glasfaser- und deren Hybridprofilen mit einem Querschnitt von exemplarisch 10 mm x 10 mm unter den Hauptbelastungsarten betrachtet. Hierfür werden die Profile mechanisch charakterisiert und die Übertragbarkeit der Eigenschaften auf reale Bauteile simulativ und experimentell überprüft. Zur Identifikation geeigneter Bauteile in der Fahrzeugkarosserie wird eine Bewertungsmethodik erarbeitet, welche auf Basis der Belastungen und Funktionen im Gesamtverbund der Karosserie eine objektive Auswahl zielführender Bauteile ermöglicht. Zudem wird eine Materialauswahl in den Auslegungsworkflow der Skelettbauweise integriert. Hierfür werden Optimierungsalgorithmen zur Minimierung der Materialkosten bei Einhaltung der mechanischen Randbedingungen genutzt.
Aktualisiert: 2022-11-10
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Gegenstand dieser Arbeit ist ein neuartiges Direktverarbeitungsverfahren zur Integration von Dehnungssensoren in rotationsförmige Faser-Kunststoff-Verbundbauteile mit dem Ziel einer präzisen, schnellen, robusten, kraftflussgerechten und kostengünstigen Echtzeitüberwachung des Verhaltens versagensrelevanter Strukturen. Der Fokus der Arbeit liegt dafür in der Erforschung eines metalldrahtbasierten und während der Bauteilfertigung in-situ hergestellten strukturintegrierten Sensors (AMBOS: Adapted Metal Wire Based and Fiber Oriented Sensor), dessen Position im Verbundwerkstoff mit hoher Genauigkeit der Verstärkungsfaserorientierung einer Einzelschicht entspricht. Neben der Bestimmung mechanischer Kennwerte der Drähte, dem Abzugsverhalten, einer Analyse des Sensordrahteinflusses auf die Verbundeigenschaften, der Bestimmung des Sensorauszugsverhalten sind auch die Sensorapplikation mittels Direktverarbeitung, die Untersuchung zum Schädigungsverhalten des Sensordrahtes während der Verarbeitung, die Positionierung im Verbundwerkstoff und die Isolierung des Sensordrahtes wesentlicher Forschungsgegenstand. Die Verifizierung des AMBOS-Systems erfolgt mit typischen Belastungszuständen eines Faser-Kunststoff-Verbund-Druckbehälters mit Betrachtung der Temperaturkompensation und den Wechselwirkungen des neuen Sensorsystems mit der Umgebung.
Aktualisiert: 2023-04-06
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Derzeit erfolgt der Lackauftrag für Strukturbauteile in der Luftfahrt in den meisten Fällen durch eine manuelle Sprühapplikation nach der Bauteilentformung. Bevor ein Lack aufgesprüht werden kann, muss das Bauteil aufwendig vorbehandelt werden. Als Alternative bietet sich ein Lackübertrag mit einer plasmapolymer beschichteten Polymerfolie als eine Art In-Mold-Coating an.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Die noch junge Werkstoffgruppe thermoplastbasierter hybrider Laminate bietet zahlreiche Vorteile für Serienanwendungen in Leichtbaustrukturen neuer Generation. Die im Rahmen dieser Arbeit erforschten hybriden Laminate CAPAAL® und CATPUAL weisen hierzu ein großes Eigenschaftsspektrum für belastungsgerechte Hochleistungsbauteile auf und sind für die Herstellung in Großserie, u. a. im Automobil- und Schienenfahrzeugbau, bestens geeignet. Insbesondere resultieren gegenüber den klassischen monolithischen Konstruktionswerkstoffen und Werkstoffverbunden verbesserte oder äquivalente statische und dynamische Eigenschaften sowie ein höheres Energieabsorptionsvermögen bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion. Darüber hinaus weisen die Metall/FKV-Laminate eine geringe Sensitivität gegenüber Temperatur- und Feuchtigkeitsbelastung auf, sodass die Einsatzfelder im Vergleich zu handelsüblichen Verbundwerkstoffen erweitert werden, um neue Technologiebereiche zu erschließen. Die zur Marktdurchdringung notwendigen Grundlagen sind im Hinblick auf das Werkstoffverhalten, die Herstellungstechnologie und Auslegung im Rahmen dieser Dissertation erarbeitet und deren Potential anhand generischer Demonstratoren analysiert und bewertet worden. Zu den repräsentativen Technologiedemonstratoren zählen dabei ein Dachquerträger und ein Querlenker in Hybridbauweise, die wesentliche Konstruktionshinweise für verwandte Hochleistungsstrukturen im Automobilbau liefern.
Aktualisiert: 2022-09-01
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Durch die Ergänzung von Organoblechen mit gewebten Strukturen aus Metalldrähten können hochbelastbare Bauteile gleichzeitig mit einer abschirmenden Wirkung versehen werden und ermöglichen so Anwendungen wie beispielsweise im Umfeld der Elektromobilität. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein polypropylen-basierter Schichtverbund aus thermoplastischen Hochleistungsfaserverbunden und Metalldrahtgewebe hinsichtlich seiner Eignung zur Abschirmung elektromagnetischer Wellen für Gehäusestrukturen und seiner Verarbeitbarkeit im Spritzgießen näher analysiert. Die Untersuchungen zeigen den Einfluss von Defekten, wie sie bei der Herstellung realer Bauteile entstehen können, und deren Auswirkung auf die Abschirmwirkung des Bauteils. Darüber hinaus werden mit Vibrations-,Infrarot- und Heißgasschweißen mögliche Fügeverfahren aufgezeigt und hinsichtlich ihrer Abschirmwirkung bewertet, die auch eine elektrische Kontaktierung über die Fügestelle hinweg ermöglichen.
Aktualisiert: 2021-09-17
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Die Entwicklung der additiven Fertigungsprozesse innerhalb der letzten Jahre hat dazu geführt, dass sie nicht mehr ausschließlich für das Rapid Prototyping geeignet sind, sondern auch für die direkte Fertigung von Endkunden-Bauteilen verwendet werden können. Im Gegensatz zu herkömmlichen Produktionsprozessen, bei denen man Material entweder urformt (z. B. Gießen), entfernt (z. B. Drehen, Fräsen) oder umformt (z. B. Schmieden), wird bei der additiven Fertigung unter Verzicht auf Formen oder Werkzeuge neues Material nur an den Stellen hinzugefügt, an denen es im Bauteil notwendig ist. Durch die additive Fertigung können daher sehr komplexe Bauteile insbesondere in geringen Stückzahlen wirtschaftlich gefertigt werden.
Additiv gefertigte Bauteile aus thermoplastischen Kunststoffen weisen jedoch deutlich geringere mechanische Eigenschaften als die gleichen herkömmlich hergestellten Bauteile auf. Das Ziel dieser Dissertation ist daher die Entwicklung, Inbetriebnahme und Parameteranalyse eines additiven Fertigungsprozesses für höherfeste und höhersteife thermoplastische Kunststoffe.
Dieses Ziel wird durch die Entwicklung eines Anlagenmoduls erreicht, welches die Implementierung von Endlosfasern während der additiven Fertigung in einem ARBURG freeformer ermöglicht. Eine Varianzanalyse verschiedener mit dem entwickelten Prozess hergestellter Probekörper ermöglicht die Ermittlung der Abhängigkeit des E-Moduls und der Zugfestigkeit von den gewählten Verarbeitungsparametern. Mit optimalen Parametern wird ein komplexes Bauteil des Formula Student Rennteams KA-RaceIng hergestellt, um die Funktionsweise des Prozesses zu demonstrieren. Weiterhin werden die erreichten mechanischen Eigenschaften mit dem Stand der Technik verglichen.
Aktualisiert: 2020-07-09
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Leichtbau in der Fahrzeugtechnik ist eine Schlüsseltechnologie zur Steigerung der Wett¬bewerbs-fähigkeit. Aufgrund der Vielzahl der Anforderungen an das Material rücken Hybrid¬materialien, also ein Zusammenschluss einzelner Werkstoffe, zunehm¬end in den Fokus der Leicht¬bau¬forschung. In dieser Arbeit werden Metall-Faser¬¬verbund-Sand¬wich¬materialien (MFS) mit Thermoplastkern motiviert durch die hohe Festigkeit, Biegesteifigkeit und Dauer¬festigkeit hinsichtlich ihres Leichtbaupotenzials in Fahrzeugkarosserien untersucht. Für die Unter¬suchungen wurden als Repräsen¬tanten Stahl-CFK-Stahl (SCS) und Magnesium-CFK-Magnesium (MCM) mit passen¬dem Haftvermittler zwischen Metall und FVK ausgewählt. Die Sand¬wich¬platten werden über ein Hei߬ver¬pressen der Materialien bei gleichzeitiger Konsoli¬dierung der Kern¬schicht hergestellt.
Ziele dieser Arbeit waren, ein geeignetes Kalibrierungs- und Validierungsverfahren für die Simulationsmodelle zu erforschen, um Crashbelastungen in guter Genauigkeit berechnen zu können sowie das Leichtbaupotenzial dieser Materialklasse beispielhaft zu untersuchen. Hierfür wurde basierend auf den Simula¬tions¬modellen je eine Bodenstruktur aus der jeweiligen Materialkonfiguration ausgelegt und in ein Referenz¬fahrzeug integriert. Auslegungslastfälle waren der Euro NCAP Pfahl¬auf¬prall, der Frontal¬aufprall ODB sowie vergleichbare Biege- und Torsions¬steifigkeiten der Roh¬karosserie.
Aktualisiert: 2021-12-30
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Aktualisiert: 2023-04-01
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Aktualisiert: 2023-04-04
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In diesem Fachbuch werden Grundkenntnisse zur Werkstofftechnologie praxisbezogen, verständlich und anschaulich vermittelt. Auf dieser Basis wird das Verständnis für spezielle Bedingungen und Abläufe wichtiger technologischer Prozesse gefördert. Die Auswirkungen der jeweiligen Herstellungsverfahren auf die Eigenschaften der Werkstoffe und Halbzeuge werden ausführlich behandelt. In der vollständig normenaktualisierten Auflage wurden nicht mehr relevante Themen gestrafft sowie das Sachwortverzeichnis vollständig überarbeitet und verbessert. Jedes Kapitel erhielt eine Kurzzusammenfassung.
Aktualisiert: 2023-03-14
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In den letzten Jahren gewinnt der Leichtbau im Bauwesen im Zuge der Ressourceneinsparung wieder stärker an Bedeutung, denn ohne eine deutliche Steigerung der Effizienz ist zukunfts-fähiges Bauen und Wohnen nur schwer zu bewerkstelligen. Optimiertes Bauen, im Sinne der Errichtung und Unterhaltung von Bauwerken mit geringem Einsatz an Material, Energie und Fläche über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg, bedarf des Leichtbaus in punkto Material, Struktur und Technologie.
In der vorliegenden Arbeit wird ein wissenschaftlicher Überblick zum aktuellen Stand der eigenen Forschungen in Bezug auf funktionsintegrativen Leichtbau im Bauwesen gegeben sowie erweiterte Methoden und Ansätze abgeleitet, die eine Konzeption, Bemessung und Erprobung von neuartigen Hochleistungs-Tragstrukturen in Leichtbauweise gestatten. Dabei steht die Entwicklung leistungs-starker und zugleich multifunktionaler Werkstoffkombinatio-nen und belastungsgerecht dimensionierter Strukturkomponenten unter dem Aspekt der Gewichtsminimalität in Material und Konstruktion im Fokus. Ein breit gefächertes Eigen-schaftsprofil für \"maßgeschneiderte\" Leichtbauanwendungen besitzen textilverstärkte Ver-bundbauteile, denn sowohl die Fadenarchitektur als auch die Matrix können in weiten Berei-chen variiert und an die im Bauwesen vorliegenden komplexen Anforderungen angepasst werden. In der vorliegenden Arbeit werden hierzu vor allem Methoden und Lösungen anhand von Beispielen zu: multifunktionalen Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV), funktionsintegrier-ten faserverstärkten mineralischen Tragelemente und Verbundstrukturen in textilbewehrter Beton-GFK-Hybridbauweise betrachtet. Von zentraler Bedeutung ist dabei die Schaffung von materialtechnischen, konstruktiven und technologischen Grundlagen entlang der gesamten Wertschöpfungskette - von der Leichtbauidee über Demonstrator und Referenzobjekt bis hin zur technologischen Umsetzung zur Überführung der Forschungsergebnisse in die Praxis.
Aktualisiert: 2021-09-08
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Die durch Prozessparameter gesteuerte Eindickung und die damit einhergehende Viskosität des SMC-Halbzeugs gelten als ein für die Bauteilqualität wichtiges Kriterium. Dabei wirken sich auch Veränderungen der Rohstoffchargen sowie Störeinflüsse bei der Herstellung auf den Viskositätsverlauf aus. Dies kann während der Bauteilherstellung im Fließpressprozess unerwünschte Auswirkungen haben, welche die Formteileigenschaften negativ beeinflussen.
Aktualisiert: 2023-03-31
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Aktualisiert: 2021-12-30
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Aktualisiert: 2021-05-20
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