Das Phaseninversionsverfahren auf Basis von Polysulfon, NMP und Wasser zeichnet sich durch eine Prozessführung bei Raumtemperatur, geringen apparativen Aufwand und die Ausbildung einer hohen Porosität aus. Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurde das Verfahren durch eine systematische Untersuchung der Einflussparameter auf die Porenbildung und die Optimierung der Prozesstechnik für die Herstellung von dichten piezokeramischen Fasern qualifiziert.
Aktualisiert: 2023-06-01
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Das Phaseninversionsverfahren auf Basis von Polysulfon, NMP und Wasser zeichnet sich durch eine Prozessführung bei Raumtemperatur, geringen apparativen Aufwand und die Ausbildung einer hohen Porosität aus. Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurde das Verfahren durch eine systematische Untersuchung der Einflussparameter auf die Porenbildung und die Optimierung der Prozesstechnik für die Herstellung von dichten piezokeramischen Fasern qualifiziert.
Aktualisiert: 2023-03-31
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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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Bisher erfolgt die Herstellung aktiver Strukturbauteile aus Metallblech durch Aufkleben piezokeramischer Module. Dieser Ansatz stößt an Grenzen, wenn beispielsweise für die Strukturüberwachung eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren in komplex geformte Strukturbauteile integriert werden soll. Ein Lösungsansatz ist die Direktmontage
miniaturisierter Piezokeramik-Bauelemente ohne Gehäuse.
Die Arbeit stellt zunächst eine Methodik für die Bauteilauslegung und die Entwicklung von Produktionsprozessen für aktive Strukturbauteile mit direkt integrierten Piezokeramik-Bauelementen vor. Davon ausgehend wird ein Konzept für die Direktmontage in mikrostrukturierte Bleche erarbeitet.
Die Mikrostrukturierung der Bleche erfolgt durch Umformen oder Fräsen mit zehn parallelen Mikrokavitäten. Die Piezokeramik-Bauelemente sind Verbunde aus zehn parallelen Piezokeramik-Fasern. Die Fertigung der Piezokeramik-Bauelemente erfolgt durch Trennschleifen und Fügen von Piezokeramik-Platten. Schließlich wird ein automatisierter Mikromontageprozess konzipiert und umgesetzt, mit dem Piezokeramik-
Bauelemente in einem Montageschritt mit Fügespalten unter 16 μm reproduzierbar in Mikrokavitäten eingelegt werden. Das Fügen der Piezokeramik-Bauelemente in Blech durch Umformen und Kleben wurde untersucht. Bleche mit integrierten Piezokeramik-Bauelementen konnten durch Tiefziehen umgeformt werden.
Der Funktionsnachweis direkt integrierter Piezokeramik-Bauelemente in Blech erfolgte durch Anregung und Detektion elastischer Materialwellen in Aluminiumblech sowie durch die Messung des Sensorsignals bei periodischer Erregung.
Aktualisiert: 2019-08-29
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