In der vorliegenden Arbeit wird ein Ansatz zur Herstellung von pressgehärteten Bauteilen untersucht, die kleinflächige Bereiche mit niedrigen Festigkeitseigenschaften – sogenannte Gradierungen – aufweisen. Anwendung finden pressgehärtete Bauteile vorwiegend in Karosserien von Kraftfahrzeugen, wo sie zu einer Erhöhung der Crashsicherheit bei gleichzeitiger Reduzierung des Fahrzeuggewichts beitragen. Kleinflächige Gradierungen des Bauteils bewirken dabei durch die lokal höhere Duktilität und geringere Festigkeit eine größere Belastbarkeit von Widerstandspunktschweißverbindungen oder ermöglichen den Einsatz mechanischer Fügeverfahren.
Auf Basis einer Bewertung des Stands der Technik von Presshärteverfahren zur Herstellung gradierter Bauteile wird die Variante der werkzeugintegrierten Gradierung für experimentelle und simulative Untersuchungen definiert. Erforscht wird der Einfluss von Werkzeugparametern, z. B. der Temperatur der im Werkzeug befindlichen Heizelemente, deren Werkstoff, Geometrie und Abmaß, sowie von Prozessparametern, z. B. der Blechdicke und Zuhaltezeit des Werkzeugs, auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils und deren Lokalität.
Ein Ergebnis ist, dass das Ausmaß der Gradierung signifikant vom Werkstoff, dem Durchmesser und der Form der Kontaktfläche des Heizelements sowie der Zuhaltezeit des Werkzeugs abhängt. Die numerische Abbildung mittels FEM konnte durch die Experimente bestätigt werden. Eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung setzt die untersuchte Verfahrensvariante in einen anwendungsnahen Zusammenhang und zieht den Vergleich zur etablierten Gradierung mittels Laserstrahlung. Quintessenz ist, dass die werkzeugintegrierte Gradierung hinsichtlich der erzielbaren Bauteileigenschaften leichte Defizite gegenüber der Lasergradierung besitzt, jedoch eine deutlich bessere Kostenbilanz aufweist.
Aktualisiert: 2022-06-30
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Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung von Sensoren in einer neuen, großserienfähigen Technologie. Mit dem Mehrkomponentenmikrospritzgießverfahren werden mechanische Sensorstrukturen aus (faserverstärktem) Kunststoff an polymere piezoelektrische Wandler angebunden. Die hergestellten Aufnehmer können über die Weiterverarbeitung mit Hybridtechnologien für die Strukturintegration eingesetzt werden. Diese Dissertation stellt Entwurfsmethoden und Modelle zur Vorausberechnung der neuartigen Sensoren bereit, die zur Qualifizierung der neuen Technologie benötigt werden. Dazu werden bekannte Modellierungsansätze angewandt und wesentliche Erweiterungen für die praktische Nutzung erarbeitet. Entwurfsrelevante technologieabhängige Kenngrößen, wie die elastischen Eigenschaften der verarbeiteten Werkstoffe und die geometrischen Dimensionen der hergestellten Sensorstrukturen werden untersucht und deren Einfluss auf den Entwurfsprozessdargelegt. Die hergestellten Sensoren werden in ihrer Grundfunktion messtechnisch charakterisiert und die System- und Strukturintegration vorgestellt.
Aktualisiert: 2021-09-10
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In Erzeugnissen der Mikrosystemtechnik und der Feinwerktechnik sind Körper und Strukturen aus Kunststoff verbaut, die äußerst klein sind. Diese Kleinst- oder Mikrobauteile besitzen entsprechend ihrer Größe ein sehr geringes Gewicht, das zwischen wenigen Gramm und etwa 0,05 mg oder noch weniger anzusiedeln ist. Kunststoffe weisen vor allem aufgrund ihres breiten und speziell einstellbaren Eigenschaftenspektrums Vorteile im Vergleich zu anderen Werkstoffen auf. Weitere Gründe für ihren Einsatz können ihr meist niedriger Preis und ihre geringe Dichte sein. Kunststoffteile finden sich in der Mikrosystemtechnik hauptsächlich in Medizintechnikprodukten, elektrischen Bauteilen sowie mechatronischen Komponenten
und Sensoren wieder [Spe00, Zie01, JJK+05, KB06, GCM07, NZ07].
Aktualisiert: 2019-03-15
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