Die “Anwendungen zur Fluidmechanik“ enthalten mehr als 130 Aufgaben und Lösungen zu grundlegenden Fragestellungen in der Strömungsmechanik, die während des Studiums der Ingenieur- und Naturwissenschaften sowie im späteren Berufsleben von Interesse sind. Die Aufgabensammlung verdeutlicht die Breite der technischen Anwendungen der Strömungslehre. Die Einteilung der Kapitel folgt der Darstellung der Themenbereiche in dem einführenden Text “Fluidmechanik“, in dem die theoretischen Zusammenhänge und die fundamentalen Ansätze ausführlich diskutiert sind. Aus diesem Grund werden die Lösungen nicht detailliert kommentiert. Die Lösungen der ersten Aufgaben zu den jeweiligen Kapiteln sind exemplarisch mathematisch umfassend angegeben, während bei den weiteren Aufgaben die Lösungen kompakter dargestellt sind, da sich wiederholende Lösungsschritte zusammengefasst sind. Zur verständlichen Formulierung sind die Aufgabenstellungen und Lösungsangaben durch zahlreiche Skizzen und graphische Darstellungen ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Die “Anwendungen zur Fluidmechanik“ enthalten mehr als 130 Aufgaben und Lösungen zu grundlegenden Fragestellungen in der Strömungsmechanik, die während des Studiums der Ingenieur- und Naturwissenschaften sowie im späteren Berufsleben von Interesse sind. Die Aufgabensammlung verdeutlicht die Breite der technischen Anwendungen der Strömungslehre. Die Einteilung der Kapitel folgt der Darstellung der Themenbereiche in dem einführenden Text “Fluidmechanik“, in dem die theoretischen Zusammenhänge und die fundamentalen Ansätze ausführlich diskutiert sind. Aus diesem Grund werden die Lösungen nicht detailliert kommentiert. Die Lösungen der ersten Aufgaben zu den jeweiligen Kapiteln sind exemplarisch mathematisch umfassend angegeben, während bei den weiteren Aufgaben die Lösungen kompakter dargestellt sind, da sich wiederholende Lösungsschritte zusammengefasst sind. Zur verständlichen Formulierung sind die Aufgabenstellungen und Lösungsangaben durch zahlreiche Skizzen und graphische Darstellungen ergänzt.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Es gibt unzählige alte Lieder in Öcher Platt aus der alten Zeit, wo Frauen in den Fabriken sangen oder wo noch in den Familien gesungen wurde. Die Menschen saßen abends auf Stühlen vor der Haustür und es wurde mit dem Nachbarn schwadroniert und auch gesungen. Trotzdem schlummern noch viele Texte irgendwo oder sind in Vergessenheit geraten. Es ist ein bescheidener Trost, dass über 130 Lieder in dieser kleinen Broschüre zumindest schon mal erhalten sind.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Es gibt unzählige alte Lieder in Öcher Platt aus der alten Zeit, wo Frauen in den Fabriken sangen oder wo noch in den Familien gesungen wurde. Die Menschen saßen abends auf Stühlen vor der Haustür und es wurde mit dem Nachbarn schwadroniert und auch gesungen. Trotzdem schlummern noch viele Texte irgendwo oder sind in Vergessenheit geraten. Es ist ein bescheidener Trost, dass über 130 Lieder in dieser kleinen Broschüre zumindest schon mal erhalten sind.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Es gibt unzählige alte Lieder in Öcher Platt aus der alten Zeit, wo Frauen in den Fabriken sangen oder wo noch in den Familien gesungen wurde. Die Menschen saßen abends auf Stühlen vor der Haustür und es wurde mit dem Nachbarn schwadroniert und auch gesungen. Trotzdem schlummern noch viele Texte irgendwo oder sind in Vergessenheit geraten. Es ist ein bescheidener Trost, dass über 130 Lieder in dieser kleinen Broschüre zumindest schon mal erhalten sind.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Dr. Volker Rimkus räumt in seinem Buch „Wechseljahre – Ein behandelbares Schicksal“ endlich mit der Vorstellung auf, Wechseljahre seien mithilfe künstlich hergestellter Hormonpräparate behandelbar. Im Gegenteil: Oftmals führen patentierte Industrieprodukte nicht zu einer Heilung von Beschwerden, die durch die Wechseljahre bei Mann und Frau hervorgerufen werden, sondern führen zu teils erheblichen Nebenwirkungen.
Das Buch informiert Nicht-Mediziner in leicht verständlicher Sprache über die Erfolge bei der Behandlung von Wechseljahrsbeschwerden mit körpereigenen (bioidentischen) anstelle von künstlich hergestellten Hormonen.
Angeregt durch viele Fragen von männlichen und weiblichen Interessierten zur Hormon-Ersatztherapie der „Rimkus – Methode“, schrieb Dr. Rimkus für interessierte Laien dieses Buch. Die „Rimkus – Methode“ ist ein Therapiekonzept für Männer und Frauen in den Wechseljahren auf Basis körpereigener Hormone.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Dr. Volker Rimkus räumt in seinem Buch „Wechseljahre – Ein behandelbares Schicksal“ endlich mit der Vorstellung auf, Wechseljahre seien mithilfe künstlich hergestellter Hormonpräparate behandelbar. Im Gegenteil: Oftmals führen patentierte Industrieprodukte nicht zu einer Heilung von Beschwerden, die durch die Wechseljahre bei Mann und Frau hervorgerufen werden, sondern führen zu teils erheblichen Nebenwirkungen.
Das Buch informiert Nicht-Mediziner in leicht verständlicher Sprache über die Erfolge bei der Behandlung von Wechseljahrsbeschwerden mit körpereigenen (bioidentischen) anstelle von künstlich hergestellten Hormonen.
Angeregt durch viele Fragen von männlichen und weiblichen Interessierten zur Hormon-Ersatztherapie der „Rimkus – Methode“, schrieb Dr. Rimkus für interessierte Laien dieses Buch. Die „Rimkus – Methode“ ist ein Therapiekonzept für Männer und Frauen in den Wechseljahren auf Basis körpereigener Hormone.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Der im Zuge der fortschreitenden Energiewende vorliegende Trend zu einer kleinteiligen Energieversorgung führt dazu, dass Energie immer weniger durch konventionelle Großkraftwerke, sondern vermehrt durch eine Vielzahl verteilter Energiewandlungseinheiten bereitgestellt wird. Ein zunehmender Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung und elektrischen Wärmeerzeugern führt in Kombination mit einem temporären Überangebot von Elektrizität aus Erneuerbaren Energien
auf zentraler und dezentraler Ebene außerdem zu einer stärkeren Kopplung der Energieträger Strom und Wärme. Thermische und elektrische Speicher können in Kombination mit diesen Strom- und Wärmeerzeugern dazu genutzt werden, dem Strommarkt Flexibilität bereitzustellen. Während auf der Erzeugungsseite der Trend zur Kleinteiligkeit dominiert, schreitet auf europäischer Ebene die Ausweitung des internationalen Stromhandels kontinuierlich voran. Diese beiden gegensätzlich erscheinenden Trends bilden das zentrale Spannungsfeld dieser Arbeit. Es wird ein fundamentales Strommarktmodell entwickelt, welches die Simulation eines dezentral geprägten, jedoch europaweit verbundenen Strommarktes ermöglicht. Das entwickelte Modell ermöglicht die detaillierte Abbildung einer Vielzahl von zentralen und dezentralen Erzeugungsanlagen unter Berücksichtigung deren individueller mikroökonomischer Zielfunktionen im internationalen Strommarkt. Den methodischen Kern bildet ein neuartiges Dekompositionsverfahren in enger
Anlehnung an die Lagrange Relaxation. Neben der Koordination der lokalen Lastdeckungsaufgabe innerhalb eines Marktgebietes wird erstmals auch die internationale Marktkopplung und mithin die Bestimmung der Austauschleistungen
im internationalen Stromhandel in den iterativen Lagrange Koordinationsprozess integriert. Dies ermöglicht die individuelle Abbildung einer sehr großen Anzahl verschiedenster Energiewandlungseinheiten. Das entwickelte Modell wird anhand realer Daten validiert. Dabei liegt der Fokus der Bewertung auf den simulierten Strompreisen, dem Einspeiseverhalten der
Kraftwerke und den Ergebnissen des internationalen Stromhandels. Die Korrelation zwischen realen Day-Ahead Spotpreisen und simulierten Strompreisen beträgt ca. 90%. Die Fähigkeit des Modells zur gleichzeitigen Abbildung einer großen Anzahl Prosumer und des zentralen Kraftwerksparks wird anhand von Szenariorechnungen für das Jahr 2025 demonstriert. Diese belegen, dass zentrale Power-to-Heat Lösungen zur Flexibilisierung des zentralen Kraftwerksparks (Reduzierung des sogenannten „Must-Run Sockels“) CO2-Einsparungen zu wesentlich geringeren volkswirtschaftlichen Kosten ermöglichen als die dezentrale Bereitstellung von Flexibilitäten im Haushaltssektor.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Das Freiformschmieden wird als inkrementelles Fertigungsverfahren der Massivumformung in der Regel für die Herstellung großer Halbzeuge genutzt, die ein Gewicht von bis zu mehreren Tonnen Aufweisen können. Aufgrund der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften werden freiformgeschmiedete Bauteile insbesondere für Einsatzfälle verwendet, in denen hohe dynamische Belastungen vorliegen und große Anforderungen an die Sicherheit der Bauteile gestellt werden, wie z.B. für Turbinenwellen oder Reaktorbestandteile. Neben der Beseitigung gussbedingter Fehler des Ausgangsmaterials, die z.B. durch Lunker, Porositäten oder Seigerungen gegeben sein können, sowie der Einstellung eines feinkörnigen und homogenen Umformgefüges, steht beim Freiformschmieden das Erreichen einer bestimmten Zielgeometrie im Fokus. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung sowie mechanische Bearbeitung wird die gewünschte Zielgeometrie mit den korrespondierenden mechanischen Eigenschaften eingestellt.
Obwohl sich das Schmieden als inkrementelles Umformverfahren grundsätzlich durch eine sehr große Flexibilität auszeichnet, ist das durch industrielles Freiformschneiden erzielbare Geometriespektrum eingeschränkt. So werden unter Verwendung moderner Anlagentechnik überwiegend längsorientierte Bauteile mit einer einfachen Querschnittsgeometrie wie rund oder quadratisch hergestellt. Die Fertigung komplexer Endgeometrien wird bis heute nahezu ausschließlich durch eine Zerspannung aus dem Vollbaueil oder zusätzliche, nachgeschaltete Verfahrensschritte erzeugt.
Ein alternativer Verfahrensansatz zur Flexibilisierung des Geometriespektrums in der Umformtechnik besteht darin, während des eigentlichen Umformprozesses eine Spannung zu überlagern und so den Materialfluss hin zu einer gewünschten Zielgeometrie zu lenken. Da sich das Material durch den primären Umformprozess bereits in einem plastischen Spannungszustand befindet,sind relativ geringe Spannungen ausreichend, um die gewünschte Zielgeometrie einzustellen.
Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand darin, den Verfahrensansatz der Spannungsüberlagerung zur Erweiterung des herstellbaren Geometriespektrums im Freiformschmieden zu nutzen, um die gezielte Fertigung gekrümmter und tordierter längsorientierter Formteile zu realisieren. Das neue Schmiedeverfahren soll dazu in der Lage sein, prozessintegriert unter Wahl geeigneter Schmiedeparameter definierte komplexen Bauteile mit einer Geometrie zu erzeugen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Der im Zuge der fortschreitenden Energiewende vorliegende Trend zu einer kleinteiligen Energieversorgung führt dazu, dass Energie immer weniger durch konventionelle Großkraftwerke, sondern vermehrt durch eine Vielzahl verteilter Energiewandlungseinheiten bereitgestellt wird. Ein zunehmender Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung und elektrischen Wärmeerzeugern führt in Kombination mit einem temporären Überangebot von Elektrizität aus Erneuerbaren Energien
auf zentraler und dezentraler Ebene außerdem zu einer stärkeren Kopplung der Energieträger Strom und Wärme. Thermische und elektrische Speicher können in Kombination mit diesen Strom- und Wärmeerzeugern dazu genutzt werden, dem Strommarkt Flexibilität bereitzustellen. Während auf der Erzeugungsseite der Trend zur Kleinteiligkeit dominiert, schreitet auf europäischer Ebene die Ausweitung des internationalen Stromhandels kontinuierlich voran. Diese beiden gegensätzlich erscheinenden Trends bilden das zentrale Spannungsfeld dieser Arbeit. Es wird ein fundamentales Strommarktmodell entwickelt, welches die Simulation eines dezentral geprägten, jedoch europaweit verbundenen Strommarktes ermöglicht. Das entwickelte Modell ermöglicht die detaillierte Abbildung einer Vielzahl von zentralen und dezentralen Erzeugungsanlagen unter Berücksichtigung deren individueller mikroökonomischer Zielfunktionen im internationalen Strommarkt. Den methodischen Kern bildet ein neuartiges Dekompositionsverfahren in enger
Anlehnung an die Lagrange Relaxation. Neben der Koordination der lokalen Lastdeckungsaufgabe innerhalb eines Marktgebietes wird erstmals auch die internationale Marktkopplung und mithin die Bestimmung der Austauschleistungen
im internationalen Stromhandel in den iterativen Lagrange Koordinationsprozess integriert. Dies ermöglicht die individuelle Abbildung einer sehr großen Anzahl verschiedenster Energiewandlungseinheiten. Das entwickelte Modell wird anhand realer Daten validiert. Dabei liegt der Fokus der Bewertung auf den simulierten Strompreisen, dem Einspeiseverhalten der
Kraftwerke und den Ergebnissen des internationalen Stromhandels. Die Korrelation zwischen realen Day-Ahead Spotpreisen und simulierten Strompreisen beträgt ca. 90%. Die Fähigkeit des Modells zur gleichzeitigen Abbildung einer großen Anzahl Prosumer und des zentralen Kraftwerksparks wird anhand von Szenariorechnungen für das Jahr 2025 demonstriert. Diese belegen, dass zentrale Power-to-Heat Lösungen zur Flexibilisierung des zentralen Kraftwerksparks (Reduzierung des sogenannten „Must-Run Sockels“) CO2-Einsparungen zu wesentlich geringeren volkswirtschaftlichen Kosten ermöglichen als die dezentrale Bereitstellung von Flexibilitäten im Haushaltssektor.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Der im Zuge der fortschreitenden Energiewende vorliegende Trend zu einer kleinteiligen Energieversorgung führt dazu, dass Energie immer weniger durch konventionelle Großkraftwerke, sondern vermehrt durch eine Vielzahl verteilter Energiewandlungseinheiten bereitgestellt wird. Ein zunehmender Einsatz von Kraft-Wärme-Kopplung und elektrischen Wärmeerzeugern führt in Kombination mit einem temporären Überangebot von Elektrizität aus Erneuerbaren Energien
auf zentraler und dezentraler Ebene außerdem zu einer stärkeren Kopplung der Energieträger Strom und Wärme. Thermische und elektrische Speicher können in Kombination mit diesen Strom- und Wärmeerzeugern dazu genutzt werden, dem Strommarkt Flexibilität bereitzustellen. Während auf der Erzeugungsseite der Trend zur Kleinteiligkeit dominiert, schreitet auf europäischer Ebene die Ausweitung des internationalen Stromhandels kontinuierlich voran. Diese beiden gegensätzlich erscheinenden Trends bilden das zentrale Spannungsfeld dieser Arbeit. Es wird ein fundamentales Strommarktmodell entwickelt, welches die Simulation eines dezentral geprägten, jedoch europaweit verbundenen Strommarktes ermöglicht. Das entwickelte Modell ermöglicht die detaillierte Abbildung einer Vielzahl von zentralen und dezentralen Erzeugungsanlagen unter Berücksichtigung deren individueller mikroökonomischer Zielfunktionen im internationalen Strommarkt. Den methodischen Kern bildet ein neuartiges Dekompositionsverfahren in enger
Anlehnung an die Lagrange Relaxation. Neben der Koordination der lokalen Lastdeckungsaufgabe innerhalb eines Marktgebietes wird erstmals auch die internationale Marktkopplung und mithin die Bestimmung der Austauschleistungen
im internationalen Stromhandel in den iterativen Lagrange Koordinationsprozess integriert. Dies ermöglicht die individuelle Abbildung einer sehr großen Anzahl verschiedenster Energiewandlungseinheiten. Das entwickelte Modell wird anhand realer Daten validiert. Dabei liegt der Fokus der Bewertung auf den simulierten Strompreisen, dem Einspeiseverhalten der
Kraftwerke und den Ergebnissen des internationalen Stromhandels. Die Korrelation zwischen realen Day-Ahead Spotpreisen und simulierten Strompreisen beträgt ca. 90%. Die Fähigkeit des Modells zur gleichzeitigen Abbildung einer großen Anzahl Prosumer und des zentralen Kraftwerksparks wird anhand von Szenariorechnungen für das Jahr 2025 demonstriert. Diese belegen, dass zentrale Power-to-Heat Lösungen zur Flexibilisierung des zentralen Kraftwerksparks (Reduzierung des sogenannten „Must-Run Sockels“) CO2-Einsparungen zu wesentlich geringeren volkswirtschaftlichen Kosten ermöglichen als die dezentrale Bereitstellung von Flexibilitäten im Haushaltssektor.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Das Freiformschmieden wird als inkrementelles Fertigungsverfahren der Massivumformung in der Regel für die Herstellung großer Halbzeuge genutzt, die ein Gewicht von bis zu mehreren Tonnen Aufweisen können. Aufgrund der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften werden freiformgeschmiedete Bauteile insbesondere für Einsatzfälle verwendet, in denen hohe dynamische Belastungen vorliegen und große Anforderungen an die Sicherheit der Bauteile gestellt werden, wie z.B. für Turbinenwellen oder Reaktorbestandteile. Neben der Beseitigung gussbedingter Fehler des Ausgangsmaterials, die z.B. durch Lunker, Porositäten oder Seigerungen gegeben sein können, sowie der Einstellung eines feinkörnigen und homogenen Umformgefüges, steht beim Freiformschmieden das Erreichen einer bestimmten Zielgeometrie im Fokus. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung sowie mechanische Bearbeitung wird die gewünschte Zielgeometrie mit den korrespondierenden mechanischen Eigenschaften eingestellt.
Obwohl sich das Schmieden als inkrementelles Umformverfahren grundsätzlich durch eine sehr große Flexibilität auszeichnet, ist das durch industrielles Freiformschneiden erzielbare Geometriespektrum eingeschränkt. So werden unter Verwendung moderner Anlagentechnik überwiegend längsorientierte Bauteile mit einer einfachen Querschnittsgeometrie wie rund oder quadratisch hergestellt. Die Fertigung komplexer Endgeometrien wird bis heute nahezu ausschließlich durch eine Zerspannung aus dem Vollbaueil oder zusätzliche, nachgeschaltete Verfahrensschritte erzeugt.
Ein alternativer Verfahrensansatz zur Flexibilisierung des Geometriespektrums in der Umformtechnik besteht darin, während des eigentlichen Umformprozesses eine Spannung zu überlagern und so den Materialfluss hin zu einer gewünschten Zielgeometrie zu lenken. Da sich das Material durch den primären Umformprozess bereits in einem plastischen Spannungszustand befindet,sind relativ geringe Spannungen ausreichend, um die gewünschte Zielgeometrie einzustellen.
Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand darin, den Verfahrensansatz der Spannungsüberlagerung zur Erweiterung des herstellbaren Geometriespektrums im Freiformschmieden zu nutzen, um die gezielte Fertigung gekrümmter und tordierter längsorientierter Formteile zu realisieren. Das neue Schmiedeverfahren soll dazu in der Lage sein, prozessintegriert unter Wahl geeigneter Schmiedeparameter definierte komplexen Bauteile mit einer Geometrie zu erzeugen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Das Freiformschmieden wird als inkrementelles Fertigungsverfahren der Massivumformung in der Regel für die Herstellung großer Halbzeuge genutzt, die ein Gewicht von bis zu mehreren Tonnen Aufweisen können. Aufgrund der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften werden freiformgeschmiedete Bauteile insbesondere für Einsatzfälle verwendet, in denen hohe dynamische Belastungen vorliegen und große Anforderungen an die Sicherheit der Bauteile gestellt werden, wie z.B. für Turbinenwellen oder Reaktorbestandteile. Neben der Beseitigung gussbedingter Fehler des Ausgangsmaterials, die z.B. durch Lunker, Porositäten oder Seigerungen gegeben sein können, sowie der Einstellung eines feinkörnigen und homogenen Umformgefüges, steht beim Freiformschmieden das Erreichen einer bestimmten Zielgeometrie im Fokus. Durch eine nachfolgende Wärmebehandlung sowie mechanische Bearbeitung wird die gewünschte Zielgeometrie mit den korrespondierenden mechanischen Eigenschaften eingestellt.
Obwohl sich das Schmieden als inkrementelles Umformverfahren grundsätzlich durch eine sehr große Flexibilität auszeichnet, ist das durch industrielles Freiformschneiden erzielbare Geometriespektrum eingeschränkt. So werden unter Verwendung moderner Anlagentechnik überwiegend längsorientierte Bauteile mit einer einfachen Querschnittsgeometrie wie rund oder quadratisch hergestellt. Die Fertigung komplexer Endgeometrien wird bis heute nahezu ausschließlich durch eine Zerspannung aus dem Vollbaueil oder zusätzliche, nachgeschaltete Verfahrensschritte erzeugt.
Ein alternativer Verfahrensansatz zur Flexibilisierung des Geometriespektrums in der Umformtechnik besteht darin, während des eigentlichen Umformprozesses eine Spannung zu überlagern und so den Materialfluss hin zu einer gewünschten Zielgeometrie zu lenken. Da sich das Material durch den primären Umformprozess bereits in einem plastischen Spannungszustand befindet,sind relativ geringe Spannungen ausreichend, um die gewünschte Zielgeometrie einzustellen.
Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand darin, den Verfahrensansatz der Spannungsüberlagerung zur Erweiterung des herstellbaren Geometriespektrums im Freiformschmieden zu nutzen, um die gezielte Fertigung gekrümmter und tordierter längsorientierter Formteile zu realisieren. Das neue Schmiedeverfahren soll dazu in der Lage sein, prozessintegriert unter Wahl geeigneter Schmiedeparameter definierte komplexen Bauteile mit einer Geometrie zu erzeugen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Zur Beschreitung neuer Wege bei der Entwicklung leichterer Bauteile wird derzeit verstärkt auf den Einsatz von Faserverbundkunststoffen (FVK) gesetzt. Diese bieten aufgrund ihrer geringen Dichte bei gleichzeitig hohen mechanischen Eigenschaften vielversprechendes Potenzial zur Realisierung leichter, aber dennoch mechanisch hoch beanspruchbarer Bauteile. Vor allem in der Automobilindustrie stellt dies eine der wichtigsten Voraussetzungen für das Erreichen der vereinbarten Klimaziele dar. Zeitgleich erobern FVK weitere Branchen, in denen das Potenzial dieser Werkstoffe ebenso gesehen wird und ausgeschöpft werden will. Lediglich in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit von FVK mit oftmals duroplastischen Matrixsystemen ergeben sich Einschränkungen für deren weitgehende Verbreitung in der
industriellen Großserie [Sch08]. Eine Ausnahme stellen faserverstärkte Werkstoffe mit thermoplastischer Matrix dar, die aufgrund wettbewerbsfähiger Rohstoffpreise und großseriengerechter Zykluszeiten die Anforderungen der Industrie hinsichtlich Kosten und Stückzahlen erreichen. Da Thermoplaste nicht vernetzen, ergeben sich für diese Werkstoffe
auch spezifische Nachteile, die sich in Form von Schwindung und Verzug einerseits und einer erhöhten Zeitabhängigkeit des Steifigkeitsverhaltens andererseits äußern [Sch08]. Um die genannten Nachteile abzumindern, werden häufig Verstärkungsfasern beigemischt.
Einen wesentlichen Aspekt für die Erschließung neuer Anwendungsgebiete durch den Einsatz thermoplastischer FVK stellt die Verfügbarkeit verlässlicher Auslegungsverfahren dar. Methoden der computergestützten Produktentwicklung (engl.: Computer Aided Engineering – CAE) haben sich als unverzichtbares Werkzeug bei der Entwicklung neuer Bauteile etabliert. Beispielsweise, aber nicht ausschließlich in der Automobilindustrie rückt die simulative Auslegung und damit eine ständig fortschreitende virtuelle Entwicklung immer mehr in den Vordergrund [Bet09]. Insbesondere für neuartige Werkstoffe und deren Verarbeitungsverfahren ist somit die Verfügbarkeit belastbarer Auslegungsmethoden eine der Grundvoraussetzungen für deren erfolgreiche Verbreitung in industriellen Anwendungen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Zur Beschreitung neuer Wege bei der Entwicklung leichterer Bauteile wird derzeit verstärkt auf den Einsatz von Faserverbundkunststoffen (FVK) gesetzt. Diese bieten aufgrund ihrer geringen Dichte bei gleichzeitig hohen mechanischen Eigenschaften vielversprechendes Potenzial zur Realisierung leichter, aber dennoch mechanisch hoch beanspruchbarer Bauteile. Vor allem in der Automobilindustrie stellt dies eine der wichtigsten Voraussetzungen für das Erreichen der vereinbarten Klimaziele dar. Zeitgleich erobern FVK weitere Branchen, in denen das Potenzial dieser Werkstoffe ebenso gesehen wird und ausgeschöpft werden will. Lediglich in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit von FVK mit oftmals duroplastischen Matrixsystemen ergeben sich Einschränkungen für deren weitgehende Verbreitung in der
industriellen Großserie [Sch08]. Eine Ausnahme stellen faserverstärkte Werkstoffe mit thermoplastischer Matrix dar, die aufgrund wettbewerbsfähiger Rohstoffpreise und großseriengerechter Zykluszeiten die Anforderungen der Industrie hinsichtlich Kosten und Stückzahlen erreichen. Da Thermoplaste nicht vernetzen, ergeben sich für diese Werkstoffe
auch spezifische Nachteile, die sich in Form von Schwindung und Verzug einerseits und einer erhöhten Zeitabhängigkeit des Steifigkeitsverhaltens andererseits äußern [Sch08]. Um die genannten Nachteile abzumindern, werden häufig Verstärkungsfasern beigemischt.
Einen wesentlichen Aspekt für die Erschließung neuer Anwendungsgebiete durch den Einsatz thermoplastischer FVK stellt die Verfügbarkeit verlässlicher Auslegungsverfahren dar. Methoden der computergestützten Produktentwicklung (engl.: Computer Aided Engineering – CAE) haben sich als unverzichtbares Werkzeug bei der Entwicklung neuer Bauteile etabliert. Beispielsweise, aber nicht ausschließlich in der Automobilindustrie rückt die simulative Auslegung und damit eine ständig fortschreitende virtuelle Entwicklung immer mehr in den Vordergrund [Bet09]. Insbesondere für neuartige Werkstoffe und deren Verarbeitungsverfahren ist somit die Verfügbarkeit belastbarer Auslegungsmethoden eine der Grundvoraussetzungen für deren erfolgreiche Verbreitung in industriellen Anwendungen.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Veränderte Betriebstrategien wie Start-Stopp-Automatiken für Verbrennungsmotoren und neue Gleitlageranwendungen wie in Getrieben für Windenergieanlagen führen zu einem erhöhten Anteil des mischreibungsbehafteten Gleitlagerbetriebs. Der dabei entstehenden Gleitlagerverschleiß führt zu einer eingeschränkten Lebensdauer. Nach derzeit gültigen Normen und Richtlinien zur Gleitlagerauslegung findet der Verschliei unter Mischreibungbedingungen keine Berückrichtigung. Ergänzend zur Norm werden daher numerische Verschleißberechnungen an Gleitlagern mit empirischen und theoretischen Verschleißgesetzen durchgeführt. De Erfahrung zeigt, dass bisher angewandte numerische Verschleißprognosen häufig deutliche Abweichungen zur Realität aufweisen und daher in der früher Entwicklungsphase einer Maschine oder Anlage zu Unsicherheiten in der Leitlagerauslegung führen. Ein Grund für diese Abweichungen liegt in der Methode zur Verschleißberechnung. In der existierenden Methoden wird lediglich eine Änderung der Lagerkontur berechnet. Die in der Realität zu beobachtende Änderung der Lagerrauheit und sich einstellende Mikrokonformität zwischen Welle und Gleitlager findet keine Berücksichtigung. Des Weiteren sind die existierenden Methoden der Verschleißberechnung nicht für die Anwendung bei transienten Betriebedingungen wie beispielsweise den Start-Stopp-Betrieb formuliert.
In dieser Dissertation wurde daher eine Methode zur Prognose des Verschleißverhaltens von ölgeschmierten Gleitlagern im Mischreibungsbetrieb erarbeitet, die bei der modelbasierten Auslegung von Gleitlagerungen wie zum Beispiel für Range-Extender oder Windenergieanlagen zum Einsatz kommen kann.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Veränderte Betriebstrategien wie Start-Stopp-Automatiken für Verbrennungsmotoren und neue Gleitlageranwendungen wie in Getrieben für Windenergieanlagen führen zu einem erhöhten Anteil des mischreibungsbehafteten Gleitlagerbetriebs. Der dabei entstehenden Gleitlagerverschleiß führt zu einer eingeschränkten Lebensdauer. Nach derzeit gültigen Normen und Richtlinien zur Gleitlagerauslegung findet der Verschliei unter Mischreibungbedingungen keine Berückrichtigung. Ergänzend zur Norm werden daher numerische Verschleißberechnungen an Gleitlagern mit empirischen und theoretischen Verschleißgesetzen durchgeführt. De Erfahrung zeigt, dass bisher angewandte numerische Verschleißprognosen häufig deutliche Abweichungen zur Realität aufweisen und daher in der früher Entwicklungsphase einer Maschine oder Anlage zu Unsicherheiten in der Leitlagerauslegung führen. Ein Grund für diese Abweichungen liegt in der Methode zur Verschleißberechnung. In der existierenden Methoden wird lediglich eine Änderung der Lagerkontur berechnet. Die in der Realität zu beobachtende Änderung der Lagerrauheit und sich einstellende Mikrokonformität zwischen Welle und Gleitlager findet keine Berücksichtigung. Des Weiteren sind die existierenden Methoden der Verschleißberechnung nicht für die Anwendung bei transienten Betriebedingungen wie beispielsweise den Start-Stopp-Betrieb formuliert.
In dieser Dissertation wurde daher eine Methode zur Prognose des Verschleißverhaltens von ölgeschmierten Gleitlagern im Mischreibungsbetrieb erarbeitet, die bei der modelbasierten Auslegung von Gleitlagerungen wie zum Beispiel für Range-Extender oder Windenergieanlagen zum Einsatz kommen kann.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Veränderte Betriebstrategien wie Start-Stopp-Automatiken für Verbrennungsmotoren und neue Gleitlageranwendungen wie in Getrieben für Windenergieanlagen führen zu einem erhöhten Anteil des mischreibungsbehafteten Gleitlagerbetriebs. Der dabei entstehenden Gleitlagerverschleiß führt zu einer eingeschränkten Lebensdauer. Nach derzeit gültigen Normen und Richtlinien zur Gleitlagerauslegung findet der Verschliei unter Mischreibungbedingungen keine Berückrichtigung. Ergänzend zur Norm werden daher numerische Verschleißberechnungen an Gleitlagern mit empirischen und theoretischen Verschleißgesetzen durchgeführt. De Erfahrung zeigt, dass bisher angewandte numerische Verschleißprognosen häufig deutliche Abweichungen zur Realität aufweisen und daher in der früher Entwicklungsphase einer Maschine oder Anlage zu Unsicherheiten in der Leitlagerauslegung führen. Ein Grund für diese Abweichungen liegt in der Methode zur Verschleißberechnung. In der existierenden Methoden wird lediglich eine Änderung der Lagerkontur berechnet. Die in der Realität zu beobachtende Änderung der Lagerrauheit und sich einstellende Mikrokonformität zwischen Welle und Gleitlager findet keine Berücksichtigung. Des Weiteren sind die existierenden Methoden der Verschleißberechnung nicht für die Anwendung bei transienten Betriebedingungen wie beispielsweise den Start-Stopp-Betrieb formuliert.
In dieser Dissertation wurde daher eine Methode zur Prognose des Verschleißverhaltens von ölgeschmierten Gleitlagern im Mischreibungsbetrieb erarbeitet, die bei der modelbasierten Auslegung von Gleitlagerungen wie zum Beispiel für Range-Extender oder Windenergieanlagen zum Einsatz kommen kann.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Vor dem Hintergrund der internationalen klimapolitischen Ziele sind Energiesysteme zunehmend von kleinteiligen, dezentralen Energiewandlungsanlagen geprägt. Dieser nachhaltige Transformationspfad erfordert Strategien für die Systemintegration der Anlagen, um zukünftig weiterhin die Wirtschaftlichkeit und Versorgungszuverlässigkeit der Energieversorgung gewährleisten zu können. Neben der Koordination ihrer primären Aufgabe (Erzeugung, Speicherung, Verbrauch), beinhaltet diese Systemintegration auch Strategien für den Flexibilitätseinsatz. Die Herausforderung hierbei stellt nicht nur die Harmonisierung verschiedener semantischer Deutungen des Flexibilitätsbegriffs durch verschiedene Akteure, sondern auch die teilweise divergenten Anforderungen an die zeitliche und örtliche Bereitstellung während der Planung des Anlageneinsatzes und -betriebs.
In dieser Dissertation wird deshalb ein Verfahren für eine abgestimmte Einsatzplanung und Betriebsführung von dezentralen Energiewandlungsanlagen entwickelt, mit dem eine akkurate Bestimmung des zeitabhängigen, anwendungsspezifischen Flexibilitätspotenzials ermöglicht wird. Für die Berücksichtigung der akteursspezifischen Zielgrößen, Rahmenbedingungen und Anforderungen sowie der mathematischen Problemeigenschaften wird das Verfahren in drei Teilmodelle zerlegt. Zunächst wird die Einsatzplanung der Anlagen als stochastisches Optimierungsproblem formuliert und gelöst, um Planungsunsicherheiten zu berücksichtigen. Dabei kann zwischen einer individuellen oder aggregierten Optimierung für aktive Endverbraucher, oder einer aggregierten Einsatzoptimierung für aktive Endverbraucher und alleinstehende Anlagen in der Direktvermarktung unterschieden werden. Das Teilmodell der Betriebsführung wird als hybride Partikelschwarmoptimierung mit dynamischer Parametrierung formuliert, um die mit einer höheren zeitlichen Auflösung einhergehenden nichtlinearen Problemkomponenten berücksichtigen zu können. Die vorläufigen oder finalen Betriebsergebnisse gehen in das Teilmodell der Netzbetriebsführung ein, in dem über einen optimal power flow-Ansatz verschiedene präventive und betriebliche, netzbezogene Maßnahmen unter Einbindung der Flexibilität aus dezentralen Anlagen identifiziert werden können.
Die exemplarischen Ergebnisse der Verfahrensanwendung zeigen, dass die Berücksichtigung des wirtschaftlichen Einsatzes sowie nichtlinearer Betriebskosten und Anlagenrestriktionen für eine akkurate Bestimmung ihres Flexibilitätspotenzials im Zeitablauf notwendig ist. Hinsichtlich der verschiedenen Einsatzoptionen kann eine eindeutige Steigerung der Wirtschaftlichkeit mit zunehmendem Aggregationsniveau festgestellt werden. Weiterhin erweist sich eine frühzeitige Berücksichtigung der nichtlinearen Komponenten bereits während der Einsatzplanung als kostensenkend, da dadurch Betriebskosten verringert und technisch bedingte Ausgleichsenergiekosten vermieden werden können.
Aktualisiert: 2023-06-30
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Poly-ԑ-Caprolacton (PCL) ist ein aliphatischer Polyester, der im Vergleich zu den bekannteren Polylactiden und Polyglycoliden als degradierbares Implantatmaterial bislang wenig Anerkennung gefunden hat. Im Rahmen dieser Arbeit werden zunächst das Degradationsverhalten, die mechanischen Eigenschaften und bisherige Anwendungsgebiete von PCL vorgestellt. Geschäumtes PCL eignet sich insbesondere als Material zur langfristigen Wirkstofffreisetzung und als Scaffold für das Tissue-Engineering. Das CESP-Verfahren ist ein geeignetes Verarbeitungsverfahren um PCL bei niedriger Temperatur, die die Einbindung temperatursensibler Substanzen ermöglicht, schäumend zu verarbeiten. Daher werden anschließend die grundsätzlichen Mechanismen des CESP-Verfahrens dargelegt und der Einfluss von Prozessparametern auf die Schaumstruktur von PCL untersucht. Eine Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften von geschäumtem PCL, insbesondere der dynamisch-mechanischen Eigenschaften, schließt den ersten Teil der Arbeit ab. Anschließend werden zwei Anwendungsbeispiele für im CESP-Verfahren geschäumte Implantate aus PCL vorgestellt. Dies sind ein degradierbarer Fusionscage für die Halswirbelsäule bestehend aus einem mit geschäumtem PCL ummantelten und infiltrierten Magnesiumgerüst und ein degradierbarer vaskulärer Stent aus geschäumtem PCL. In beiden Anwendungen kann eine Schaumstruktur von Vorteil sein, da das Implantat vornehmlich dynamisch beansprucht wird.
Aktualisiert: 2023-06-30
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