Pumpen werden in hoher Stückzahl für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Bei der Verbesserung, der Neuentwicklung und der kundenspezifischen Anpassung sind deren Hersteller bestrebt, Strömungssimulationen einzusetzen. Dadurch können im Vergleich zum Einsatz von Prototypen Entwicklungskosten und -zeiten reduziert sowie gezielte Verbesserungen ermöglicht werden.
Industriell gefertigte Pumpen niedriger spezifischer Drehzahl weisen raue Oberflächen auf. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Strömung in einer praxisnahen Versuchspumpe sowohl experimentell als auch numerisch untersucht. Neben Druck- und optischen Geschwindigkeitsmessungen konnte die Wandschubspannung erstmals mit einem direkten Messverfahren in einer Pumpe bestimmt werden. Die umfangreiche Datenbasis erlaubt eine genaue Charakterisierung der Strömung und die Validierung von CFD-Simulationen.
Durch die Rauheitswirkung werden die strömungsmechanischen Verluste erhöht und die hydraulischen Kenndaten der Pumpe maßgeblich beeinflusst. Es wird beschrieben, dass für eine hohe Vorhersagegüte von CFD-Simulationen die Berücksichtigung hydraulisch rauer Wände und die Verminderung von Modellierungsfehlern bezüglich der Wandgrenzschichtströmung entscheidend sind.
Mit Hilfe der erarbeiteten Methodik wird die realitätsnahe Simulation der Strömung in Pumpen kleiner spezifischer Drehzahl ermöglicht. Außerdem tragen die Ergebnisse dieser Arbeit zum besseren Verständnis der Strömung und des Rauheitseinflusses bei.
Aktualisiert: 2023-03-16
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Additive Fertigungsverfahren, wie das Laserstrahlschmelzen von Metallen, werden immer erfolgreicher, da sich komplette und komplexe Bauteile direkt auf der Basis von CAD-Dateien fertigen lassen. Allerdings können bei diesem Verfahren aufgrund von Prozessschwankungen bei der lagenweisen Fertigung unbemerkt Fehler auftreten, die zu einer erhöhten Rauheit und Porosität führen. In dieser Arbeit wird untersucht, wie die Laser-Speckle-Photometrie (LSP) zur zerstörungsfreien Detektion dieser Defekte genutzt werden kann. Dazu werden die Speckle-Muster analysiert, die beim Laserstahlschmelzen von der optisch rauen Oberfläche infolge der Reflektion von kohärentem Licht hervorgerufen
werden. Die durch thermisch induzierte Verformungen des Materials entstehenden charakteristische Speckle-Änderungen geben dabei Rückschlüsse über die veränderte Rauheit und Porosität.
Aktualisiert: 2023-03-23
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Anwendungen von Laser-Sinter Bauteilen als Sichtteile sind aufgrund der vergleichsweise schlechten Oberflächenqualität sehr begrenzt. In dieser Arbeit werden dreidimensionale Kennwerte benutzt, um die Oberflächenqualität von Laser-Sinter Bauteiloberflächen und die Einflüsse aus unterschiedlichen Bereichen der gesamten Prozesskette zu evaluieren. Beispielsweise wurden objektive Kennwerte, mit deren Hilfe Orangenhaut zu identifizieren ist, und Prozessparameter, die diese deutlich vermindern, gefunden. Mittels Durchführung von haptischen Versuchen wurde das subjektive Empfinden ermittelt und konnten zu objektiven Kennwerten korreliert werden. Eine mikroskopische Betrachtung des flachen Oberflächenwinkels mit verschieden farbigen Pulvern zeigt neue Erkenntnisse zum Anschmelzvorgang von Partikeln an die Schmelze. Zur nachträglichen Glättung von Oberflächen wurden mechanische, chemische und optische Nachbehandlungsmethoden verwendet und deren Potential aufgezeigt. Eine abschließende neuartige Simulation der dreidimensionalen Topografie bildet die Grundlage für ein Programm zur automatischen und funktionsgerechten Orientierung von Bauteilen, welche am Beispiel eines realen Bauteils erfolgreich validiert wurde. Zusammengenommen zeigen die Ergebnisse, dass die richtige Wahl von Bauorientierung und Prozessparametern entscheidend für die Bauteilqualität ist und selbst eine aufwendige Nachbearbeitung eine ungeschickte Wahl derer nur schwerlich ausgleichen kann.
Aktualisiert: 2021-07-08
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Die vorliegende Arbeit fokussiert auf aktuelle Fragenstellungen der Metallzerspanung mittels Planfräsens (Stirnfräsen). Im Mittelpunkt der Betrachtungen steht das Spanungsverhältnis b/h (Spanungsbreite b, Spanungsdicke h) mit der Zielsetzung einer Erhöhung der Prozessstabilität und Oberflächenqualität, verbunden mit der Erhaltung oder Steigerung der Produktivität beim Planfräsen. Wird eine Strategie zur Verringerung des Spanungsverhältnisses bis zu b/h < 1 verfolgt, kehren sich viele Spanungskenngrößen und Wirkmechanismen um, sodass die Dynamik des Zerspanprozesses positiv beeinflusst wird.
Dementsprechend behandelt die Arbeit als Schwerpunkte grundlegende Untersuchungen zum Einfluss des geringeren Spanungsverhältnisses auf die resultierenden Prozesskräfte, die Werkzeugauslenkung und das Temperaturverhalten beim Fräsen sowie eine praxisrelevante Werkzeug- und Prozessgestaltung. Die wichtigsten Bestandteile der theoretischen Ausführungen umfassen die Entwicklung der Prozesskraft-, Werkzeugauslenkungs- und Eigenspannungsmodelle sowie die Gestaltung von 3D FEM-basierten Modellen zur Simulation des Stirnfräsens. Die Basis hierfür liefern die Ergebnisse detaillierter Untersuchungen zur Schnittaufteilung und Spiralanordnung der Schneiden, zur Erweiterung des Kraftmodells nach Kienzle, zur Gestaltung der Makrogeometrie der Schneide sowie Untersuchungen zum Einfluss der Schnittgeschwindigkeit auf die Oberflächenbeschaffenheit unter den Bedingungen eines geringeren Spanungsverhältnisses b/h < 1. Über die Kombination von geringeren Spanungsverhältnissen mit dem High Speed Cutting sollen deutliche Effekte für die Fräsbearbeitung von Planflächen in Bezug auf die erzeugbare Oberflächenqualität und Produktivität erreicht werden.
Aktualisiert: 2020-08-27
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Diese Arbeit behandelt die Herstellung und Charakterisierung eines magnetischen Dünnfilm-Sensorsystems auf Basis des gigantischen magnetoresistiven Effekts (engl.: giant magnetoresistance effect, Abk.: GMR) auf einem flexiblen Polymersubstrat. Im Zentrum der Untersuchungen steht das von der Wahl des Substrats beeinflusste Schichtwachstum der mittels Kathodenzerstäubung abgeschiedenen Metallschichten und deren, mit der Schichtmorphologie zusammenhängenden magnetischen und magnetoresistiven Eigenschaften. Die Ausprägung des GMR-Effekts ist stark abhängig von Grenzflächen-und magnetischen Kopplungsmechanismen, die durch die Schichtmorphologie beeinflusst werden.
Die Schichtmorphologie wiederum wird stark durch die Keimbildung und das Schichtwachstum bestimmt, welches von den Abscheidebedingungen wie Leistung, Gasdruck und Substrattemperatur und der Beschaffenheit des Substrats bezüglich Rauheit, freier Oberflächenspannung und thermischer Ausdehnung abhängig ist. Der Fokus der vorliegenden Arbeit ruht daher auf der Untersuchung dieser Zusammenhänge und ihres Einflusses auf die magnetoresistiven Eigenschaften der GMRSchichtsysteme.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Diese Arbeit behandelt die Herstellung und Charakterisierung eines magnetischen Dünnfilm-Sensorsystems auf Basis des gigantischen magnetoresistiven Effekts (engl.: giant magnetoresistance effect, Abk.: GMR) auf einem flexiblen Polymersubstrat. Im Zentrum der Untersuchungen steht das von der Wahl des Substrats beeinflusste Schichtwachstum der mittels Kathodenzerstäubung abgeschiedenen Metallschichten und deren, mit der Schichtmorphologie zusammenhängenden magnetischen und magnetoresistiven Eigenschaften. Die Ausprägung des GMR-Effekts ist stark abhängig von Grenzflächen-und magnetischen Kopplungsmechanismen, die durch die Schichtmorphologie beeinflusst werden.
Die Schichtmorphologie wiederum wird stark durch die Keimbildung und das Schichtwachstum bestimmt, welches von den Abscheidebedingungen wie Leistung, Gasdruck und Substrattemperatur und der Beschaffenheit des Substrats bezüglich Rauheit, freier Oberflächenspannung und thermischer Ausdehnung abhängig ist. Der Fokus der vorliegenden Arbeit ruht daher auf der Untersuchung dieser Zusammenhänge und ihres Einflusses auf die magnetoresistiven Eigenschaften der GMRSchichtsysteme.
Aktualisiert: 2020-01-17
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Die geometrische Produktspezifikation steht - wie viele andere Industriezweige - vor einschneidenden Veränderungen. Durch Digitalisierung und Automatisierung ändern sich viele industrielle Rahmenbedingungen. Ziel dieser Arbeit ist es, die derzeitigen Trends für die industrielle Rauheitsmesstechnik systematisch zusammenzutragen. Basierend auf diesen Veränderungen werden korrespondierende eigene Forschungsarbeiten vorgestellt, welche an die gezogenen Schlussfolgerungen anknüpfen1. Dabei wird ein ganzheitlicher Ansatz zur Betrachtung technischer Oberflächen gewählt, welcher ausgehend von der fertigungstechnischen Erzeugung deterministischer Rauheitsstrukturen deren Beschreibung mittels mathematischer Modelle, deren messtechnische Erfassung durch typische Topographie-Messgeräte sowie die anschließende Charakterisierung durch Anwendung von Interpolation, Filterung sowie der Berechnung von Rauheitskenngrößen einschließt.
Im Rahmen fertigungstechnischer Betrachtungen werden dabei neue Technologien für die Herstellung flächenhafter Kalibriernormale untersucht, welche stellvertretend für deterministische Rauheitsstrukturen dienen, die immer weitere industrielle Verbreitung finden, um funktionelle Bauteileigenschaften mithilfe der Oberflächenbeschaffenheit abzubilden. Als Fertigungsverfahren werden dabei das direkte Laserschreiben sowie das Mikrofräsen betrachtet.
Für die eigentliche Betrachtung dieser Oberflächen werden dabei Ansätze zur Modellierung von Rauheitseigenschaften untersucht, welche auf Methoden aus der Zeitreihenmodellierung basieren.
Die messtechnische Erfassung von Rauheitsstrukturen ist anschließend Gegenstand der Analyse des Übertragungsverhaltens. Dabei werden hier ebenfalls Modelle genutzt, um die Übertragung von Oberflächeneigenschaften durch technische Rauheitsmessgeräte zu modellieren.
Letzte Betrachtungen werden zur Auswertung von Rauheitskenngrößen angestellt. Dabei werden insbesondere die funktionsorientierten Rauheitskenngrößen untersucht, welche aufgrund der zunehmenden Komplexität technischer rauer Oberflächen verstärkt an Bedeutung gewinnen.
Aktualisiert: 2023-01-27
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Das vorliegende Buch vermittelt Studierenden die hydrologischen, hydraulischen und wasserbaulichen Grundlagen für Gerinne und Fließgewässer. Mit den Programmierbeispielen können die Inhalte geübt und vertieft werden.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Das vorliegende Buch vermittelt Studierenden die hydrologischen, hydraulischen und wasserbaulichen Grundlagen für Gerinne und Fließgewässer. Mit den Programmierbeispielen können die Inhalte geübt und vertieft werden.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Aktualisiert: 2022-06-03
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Dieses Fachbuch zeigt prägnant die notwendigen Inhalte über die Methoden, die Prozesse und die Tools für eine vollständige Produktbeschreibung ausschließlich über das 3D-Modell. Dabei wird der 3D-Datensatz als Master festgelegt und beinhaltet somit, zusätzlich zur Geometrie, alle notwendigen Informationen, hinsichtlich der Funktionalität und der Eigenschaften der Einzelteile und Baugruppen, die von den Folgeprozessen benötigt werden.
Aktualisiert: 2023-03-14
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Aktualisiert: 2023-04-02
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Aktualisiert: 2023-03-14
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Die additive Fertigung gewinnt immer mehr an Bedeutung für industrielle Zwecke, da sich mit dem schichtweisen Aufbau neue komplexe und topologisch optimierte Bauteile realisieren lassen. Allerdings weisen Komponenten der pulverbettbasierten Technologien nach der Fertigung eine hohe Ausgangsrauheit auf, welche für einen Einsatz in mechanisch beanspruchten Bereichen minimiert werden muss. Da sich eine Vielzahl kommerzieller Oberflächennachbehandlungen nur eingeschränkt auf komplexen Geometrien anwenden lässt, war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, einen geeigneten Prozess zur Rauheitsreduktion von laserstrahlgeschmolzenen Ti-6Al-4V Komponenten zu finden und im Hinblick auf eine industrielle Anwendung zu bewerten. Weiterhin wurde der Einfluss des Verfahrens auf die Materialeigenschaften und das Verhalten unter zyklischer Belastung untersucht.
Aktualisiert: 2020-07-09
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Die additive Fertigung gewinnt immer mehr an Bedeutung für industrielle Zwecke, da sich mit dem schichtweisen Aufbau neue komplexe und topologisch optimierte Bauteile realisieren lassen. Allerdings weisen Komponenten der pulverbettbasierten Technologien nach der Fertigung eine hohe Ausgangsrauheit auf, welche für einen Einsatz in mechanisch beanspruchten Bereichen minimiert werden muss. Da sich eine Vielzahl kommerzieller Oberflächennachbehandlungen nur eingeschränkt auf komplexen Geometrien anwenden lässt, war es das Ziel der vorliegenden Arbeit, einen geeigneten Prozess zur Rauheitsreduktion von laserstrahlgeschmolzenen Ti-6Al-4V Komponenten zu finden und im Hinblick auf eine industrielle Anwendung zu bewerten. Weiterhin wurde der Einfluss des Verfahrens auf die Materialeigenschaften und das Verhalten unter zyklischer Belastung untersucht.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Glattwalzen dient dem Nachbearbeiten von Oberflächen, indem diese durch ein Umformen der Rauheitsspitzen eingeebnet werden. In dieser Arbeit wird der Walzprozess genutzt, um die Oberfläche von thermisch gespritzten Hartmetall-Beschichtungen zu glätten. Dieses erfolgt vor dem Hintergrund, das tribologische Verhalten der Oberflächen zu verbessern bzw. an deren Einsatzzweck anzupassen. Hierzu werden zunächst die mikroskopischen Umformvorgänge an einzelnen Rauheitsspitzen und anschließend die makroskopischen Vorgänge zwischen Walzkugel und beschichteter Oberfläche betrachtet. Dieses mündet letztendlich in einem mathematischen Modell, welches es ermöglicht, die Rauheit nach einem Glattwalzprozess vorauszusagen und damit den Walzprozess auszulegen. Somit wird die Voraussetzung geschaffen, zukünftig auf umfangreiche experimentelle Vorversuche des Glattwalzprozesses verzichten zu können. Um auch die Auswirkungen erhöhter Walzgeschwindigkeiten auf das Walzergebnis untersuchen zu können sowie die Bearbeitungszeit zu verkürzen, wird ein neu entwickeltes Walzwerkzeug vorgestellt, welches die Rotation einer Frässpindel mit deren Vorschub überlagert. Im Hinblick auf das Reibverhalten der Beschichtungen führt die walztechnische Nachbearbeitung zu einer starken Verringerung des Reibungskoeffizienten. Ein mögliches Anwendungsfeld einer solchen glattgewalzten, thermisch gespritzten Beschichtung stellen die Oberflächen von Tiefziehwerkzeugen dar. Vor diesem Hintergrund wird gezeigt, dass das Glattwalzen sowohl das Prozessfenster für den Tiefziehprozess vergrößert und die Prozesskräfte verringert als auch die Oberflächenqualität der produzierten Bauteile verbessert.
Aktualisiert: 2020-12-08
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Dieses Fachbuch zeigt prägnant die notwendigen Inhalte über die Methoden, die Prozesse und die Tools für eine vollständige Produktbeschreibung ausschließlich über das 3D-Modell. Dabei wird der 3D-Datensatz als Master festgelegt und beinhaltet somit, zusätzlich zur Geometrie, alle notwendigen Informationen, hinsichtlich der Funktionalität und der Eigenschaften der Einzelteile und Baugruppen, die von den Folgeprozessen benötigt werden.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2023-04-04
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