Multidomänenbasierte Optimierung des axialdynamischen Schaltverhaltens von Federkraftbremsen - Blumenthal, Lars Martin
Federkraftbremsen kommen in unterschiedlichen Anwendungen vieler Branchen zum Einsatz, die verschiedenste Anforderung an sie stellen. Die Entwicklungsprozesse für individualisierte Federkraftbremsen können durch den zielgerichteten Einsatz von Simulationen unterstützt werden. Diese Arbeit befasst sich mit der numerischen Optimierung des axialdynamischen Schaltverhaltens von Federkraftbremsen auf Basis eines Multidomänenmodells. Das zu diesem Zweck entwickelte Multidomänenmodell berücksichtigt elektrische, magnetische, mechanische und thermische Effekte, die während des Betriebs kontinuierlich miteinander in Wechselwirkung stehen. Dazu werden zunächst topologiebasierte Teilmodelle der einzelnen Effekte entwickelt, die zu einem geschlossenen Multidomänen-Gesamtmodell verknüpft werden. Eine experimentelle Validierung weist die Gültigkeit des Multidomänenmodells nach. Für die Optimierung wird zunächst eine Optimierungsstruktur auf Basis des Multidomänenmodells entwickelt und implementiert. Im Rahmen zweier Anwendungsbeispiele wird die Funktionalität der Optimierungsstruktur nachgewiesen.

Aktuelle Forschung auf dem Prüfstand: Überlegungen zur Wissenschaftsdidaktik und zum Aubau von Urteilskompetenz im Psychologieunterricht - Schreiber, Christine; Patrzek, Justine; Scharlau, Ingrid (Psychologiedidaktik und Evaluation XI)
Keywords: Unterrichtsfach Psychologie

Umformtechnisches Fügen von Stanzmuttern während des Formhärtens von 22MnB5 - Meyer, Sebastian

Innendrückwalzen – Ein innovatives Umformverfahren zur inkrementellen Formgebung von wanddickenkonturierten Rohren mit lokal einstellbaren mechanischen Eigenschaften - Wiens, Eugen

Innendrückwalzen – Ein innovatives Umformverfahren zur inkrementellen Formgebung von wanddickenkonturierten Rohren mit lokal einstellbaren mechanischen Eigenschaften - Wiens, Eugen

Dreidimensionale Oberflächenanalyse und Topografie-Simulation additiv hergestellter Laser-Sinter Bauteile - Delfs, Patrick
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.
Keywords: Additive Fertigung; Oberflächenqualität; 3D; Topografie; Simulation; PA12; Laser-Sintern; Rauheit

Erarbeitung eines methodischen Vorgehens zur merkmalspezifischen Charakterisierung der Verarbeitungseignung von nicht verstärkten und faserverstärkten Kunststoffen im Fused Deposition Modeling am Beispiel von Polyamid 6 - Schumacher, Christian
Das Fused Deposition Modeling (FDM) ist ein Verfahren zur additiven Fertigung (AF), welches von der Firma Stratasys Ltd. (früher Stratasys Inc.) kommerzialisiert wurde. Heute existieren auch FDM Maschinen anderer Hersteller. Im Gegensatz zu den Maschinen von Stratasys können bei diesen die Prozessparameter frei gewählt werden. Dadurch ist die Verarbeitung herstellerfremder Materialien möglich. Wie in allen AF-Verfahren, werden im FDM bestimmte Anforderungen an die zu verarbeitenden Materialien gestellt. Die Materialien sollten daher speziell für das FDM ausgewählt bzw. entwickelt werden. Die für eine gute Verarbeitbarkeit notwendigen Materialeigenschaften sind aktuell jedoch nicht hinreichend bekannt. Vielmehr sind auch keine Vorgehensweisen bekannt, um die Verarbeitungseignung verschiedener Materialien im FDM zu bewerten. Im Rahmen dieser Arbeit werden daher Vorgehensweisen vorgestellt, um die Verarbeitungseignung thermoplastischer Kunststoffe im FDM anhand bestimmter Merkmale zu bewerten. Die Schweißnahtqualität, der Bauteilverzug und die Gestaltungsfreiheit werden als wichtige Merkmale identifiziert. Unter Beachtung relevanter Einflussgrößen werden je Merkmal Probekörper und Prüfmethoden entwickelt, um merkmalspezifische Kennwerte zu definieren. Dadurch ist der Vergleich unterschiedlicher Materialien, unabhängig von der verwendeten Maschine und der Datenaufbereitung, möglich. Letztendlich werden verschiedene Materialmodifikationen auf Basis von PA 6 erstellt und mit Hilfe der vorgestellten Vorgehensweisen untersucht und bewertet.

Mikrostrukturausprägung additiv gefertigter Gitterstrukturen - Sieger, Alexander
Mit Hilfe der additiven Fertigung, insbesondere dem pulverbettbasierten selektiven Laserstrahl-schmelzen (LBM), können hochkomplexe Strukturen endkonturnah hergestellt werden. Die große Designfreiheit ermöglicht, zelluläre Leichtbaustrukturen zu erzeugen, deren mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften direkt vom generativen Fertigungsverfahren abhängen. Insbesondere im Bereich des Leichtbaus bieten zelluläre Strukturen neue Ansätze zur Verminderung des Energieverbrauchs. Um dieses Potential vollständig ausschöpfen zu können, müssen die Effekte, die zum Versagen der Bauteile mit integrierten Gitterstrukturen führen, quantitativ beschrieben und verstanden werden. Dies ist Voraussetzung für eine sichere Auslegung. Dazu werden im Rahmen der vorliegenden Arbeit die charakteristischen Eigenschaften dieser Strukturen sowie die Einflussgrößen im Aufbauprozess näher beleuchtet. Im Rahmen dieser Dissertation werden numerische und experimentelle Untersuchungen von zwei unterschiedlichen Gitterstrukturtypen aus den Werkstoffen 316L und TiAl6V4 vorgestellt. Beide Werkstoffe werden unter monotoner, einachsiger Belastung getestet. Die parallel dazu durchgeführte digitale Bildkorrelation (DIC) ermöglicht gleichzeitig die detaillierte Analyse der lokalen Dehnungsverteilung während der Verformung. Mikrostrukturelle Eigenschaften und die resultierenden Gittercharakteristika werden mit Hilfe von rasterelektronenmikroskopischen Analysemethoden untersucht. Zudem erfolgt die Entwicklung eines Finite-Elemente- Modells, mit der Anforderung eines möglichst geringen Rechenaufwandes. Ein abschließender Vergleich der realen Dehnungsverteilung mit der FE- Analyse verifiziert das Modell.
Keywords: Additive Fertigung; TiAl6V4; 316L; Gitterstrukturen; L-PBF

Strategisch-technische Anforderungsanalyse - Gräßler, Iris; Oleff, Christian; Scholle, Philipp (Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für Additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess)

Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für Additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess - Ergebnisbericht des BMBF Verbundprojektes OptiAMix

Konstruktionsrichtlinien in der Produktentwicklung - Lammers, Stefan; Kruse, Anne; Gierse, Jan; Tominski, Johannes; Lindemann, Christian-Friedrich (Mehrzieloptimierte und durchgängig automatisierte Bauteilentwicklung für Additive Fertigungsverfahren im Produktentstehungsprozess)

Spannungsbasierte Lebensdauerberechnung von zyklisch beanspruchten Klebverbindungen mit hyperelastischem Deformationsverhalten - Çavdar, Serkan
Im Rahmen der Mischbau-Modulbauweise gewinnt das Fügen von artverschiedenen Werkstoffen mit hyperelastischen Klebstoffsystemen zunehmend an Bedeutung. Um diese auch unter zyklischer Beanspruchung sicher und effizient auszulegen, wird in der vorliegenden Arbeit eine Methode für die spannungsbasierte Lebensdauerberechnung von 2K-PU-Klebverbindungen unter Berücksichtigung von iso- sowie anisotropen Fügeteilwerkstoffen aufgezeigt. Ausgehend von den theoretischen Grundlagen wird das Deformations- und Versagensverhalten einer repräsentativen 2K-PU-Klebverbindung in Grundversuchen mit steifen Fügeteilen unter quasistatischer und zyklischer Belastung experimentell untersucht. Dies bildet die Basis für die Modellierung des Klebschichtversagens in Abhängigkeit der Beanspruchungsmehrachsigkeit. Anhand von im Detail aufgebauten FE-Modellen der untersuchten Verbindungen werden die notwendigen Ansatzparameter identifiziert, verifiziert und in einer Sensitivitätsanalyse hinsichtlich der Klebschichtdiskretisierung in Bezug auf ihre Robustheit und einfache Anwendbarkeit bewertet. Eine abschließende Validierung der entwickelten Methode erfolgt mit zunehmender Komplexität an technologischen und bauteilähnlichen Verbindungsproben. Die Gegenüberstellung der numerisch berechneten mit der experimentellen Anriss- und Versagenslebensdauer belegt ein hohes Maß an Sicherheit und trägt somit zum Vertrauen in die Fügetechnologie Kleben bei.
Keywords: Lebensdauerberechnung; numerische Lebensdauerberechnung; Polyurethan-Klebstoffe; semistrukturelle Klebverbindungen; hyperelastische Klebverbindungen; Hyperelastizität; mehrachsige Klebschichtbeanspruchung; zyklische Klebschichtbeanspruchung

Funktionsoptimierte AM-Gestaltung eines E-Rotors - Magerkohl, Sebastian; Zimmer, Detmar; Tasche, Lennart; Schaper, Mirko; Urbanek, Stefan; Ponick, Bernd (antriebstechnik - Zeitschrift für Konstruktion, Entwicklung und Anwendung von Antrieben und Steuerungen)
Die Additive Fertigung bietet ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit und ermöglicht die wirt-schaftliche Nutzung von konventionell schwer zu verarbeitenden Materialien. Diese Merk-male ermöglichen neuartige Lösungsansätze bei Funktionsbauteilen in fast allen Anwen-dungsbereichen. Dieses Potential kann auch im Elektromaschinenbau genutzt werden. Am Bespiel des Rotors einer permanentmagneterregten Synchronmaschine (PMSM) lassen sich die Herausforderungen und Möglichkeiten exemplarisch beschreiben.

Prozessgerechte Gestaltung von Werkzeugen auf Basis von Verschleißsimulationen am Beispiel des Ultraschallbondens - Eichwald, Paul

Festigkeitssteigerung von Aluminiumblechformteilen der 5000-Serie durch Erweiterung der Formgebungsgrenzen stark kaltverfestigter Ausgangswerkstoffe - Camberg, Alan Adam
Leichtmetalle mit einem breiten Eigenschaftsspektrum gewährleisten die Realisierung ressourcenschonender Produkte und ermöglichen die Intensivierung sortenreiner Kreislaufwirtschaften. Die vorliegende Arbeit untersucht einen wärmeunterstützten Ansatz zur Erhöhung der Formgebungsgrenzen stark kaltverfestigter AlMg4,5 Blechwerkstoffe bei gleichzeitiger Beschränkung des Festigkeitsverlustes durch Erholungseffekte. Experimentelle Untersuchungen stellen eine wissenschaftlich fundierte Erkenntnisbasis über die werkstofftechnischen Wirkzusammenhänge des untersuchten Prozesses dar. Gepaart mit an realen Bauteilgeometrien validierten numerischen Simulationsmodellen legt diese Arbeit einen methodischen Grundstein für die industrielle Umsetzung des hier untersuchten Blechumformprozesses. Die erzielte mittlere Dehngrenze des exemplarisch untersuchten Bauteils übersteigt die Dehngrenze eines konventionellen AlMg4,5 Werkstoffes um 190 %. Mit 320 MPa entspricht sie dem Festigkeitsniveau des walzharten Blechhalbzeuges im Lieferzustand, ein Wert, der nach dem aktuellen Stand der Technik auf Bauteilebene ausschließlich mit aushärtbaren AlMgSi Legierungen darstellbar ist.
Keywords: Aluminium; Blechumformung; AlMg; Materialmodellierung; Duktiles Versagen; Halbwarmumformung; Automobil; Leichtbau; Uni-Alloy; 5000-Serie; 5182; GISSMO

Beitrag zur Reduzierung der Fehlerhäufigkeit bei der Online-Lackierung von SMC-Außenhautbauteilen - Huber, Johannes
Der Verbau von Sheet Moulding Compounds im automobilen Außenhautbereich führt in der industriellen Praxis regelmäßig zu abnehmenden Direktläuferquoten in der Technologie Oberfläche, denn neben bekannten Lackierfehlern ergeben sich auch werkstoff-spezifische Oberflächendefekte, welche einen Bauteilwechsel bedingen. Die hier vorliegende Arbeit soll einen aktiven Beitrag zur Reduzierung von Ausschuss und Nacharbeit entlang der Lackierprozesskette leisten. Zu Beginn werden die erfolgskritischen Oberflächendefekte identifiziert und die zugehörigen Fehlerursachen ermittelt, ehe anschließend die Entwicklung der Fehlstellengrößen in Folge der Temperaturbelastung während der Trocknerdurchfahrten untersucht wird. Ferner soll die Auswirkung einer zusätzlich applizierten Oberflächengrundierung auf die Fehlerhäufigkeit sowie die Oberflächengüte im decklackierten Zustand geprüft werden. Als weitere Möglichkeit zur Problemlösung wird eine in den Prozessablauf integrierte Qualitätskontrolle gesehen, weshalb in dieser Arbeit ebenso die Eignung bekannter zerstörungsfreier Prüfmethoden für die präventive Fehlererkennung überprüft und ein zweistufiges Prüfkonzept erarbeitet wird. Das Aufzeigen möglicher Handlungsalternativen sowie die kostentechnische Gegenüberstellung der verschiedenen Anbauvarianten runden die Arbeit ab.
Keywords: Sheet Moulding Compounds; SMC; Online-Lackierung

Konzeptionierung und Auslegung eines Vorderachsträgers in hybrider Leichtbauweise im C-Segment - Pöhler, Simon
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiger Achsträger in hybrider Bauweise entwickelt und untersucht. Dieser besteht aus einer metallischen Oberschalenstruktur und einer mit Rippen ausgeformten glasfaserverstärkten thermoplastischen Unterschale (GMT), welche zur Einstellung der optimalen Steifigkeit dient. Die Rippen und Unterschale werden hierzu in einem Fließpressverfahren entweder gemeinsam als ein Bauteil oder als separate Einzelteile hergestellt. Durch den lokalen Einsatz von Faserverbundwerkstoffen in der Unterschale und der Rippenstruktur wird ein signifikanter Gewichtsvorteil gegenüber einer Referenzstruktur aus Stahl erzielt. Durch die Verwendung des GMT-Unterbodenschutzes konnten zudem die akustischen Eigenschaften des Fahrwerks hinsichtlich der Dämpfung positiv beeinflusst werden. Die hohen Anforderungen bzgl. Steifigkeit, Festigkeit und Beständigkeit der sicherheitsrelevanten Fahrwerkskomponente konnten unter Einhaltung des Bauraums erfüllt werden. Gleichzeitig konnte das Gesamtgewicht der Komponente im Vergleich zur klassischen Referenzstruktur um 30 % reduziert werden.
Keywords: hybrider Achsträger; Leichtbau; Hybridsysteme

Ein Beitrag zur Entwicklung einer additiv gefertigten Unterschenkelorthese unter Berücksichtigung biomechanischer Aspekte des Charcot-Fußes - Schafran, Tommy

Zwei-Rollen-Gießwalzen und thermomechanische Behandlung von dünnen Bändern aus der Aluminiumlegierung EN AW-6082 - Stolbchenko, Mykhailo

Auslegung lastübertragender Klebverbindungen für den Landmaschinenbau - Laubrock, Miriam

Methode zur Prognose des Tragverhaltens von Halbhohlstanznietverbindungen - Giese, Patrick

Weiterentwicklung des einstufigen Widerstandselementschweißens - Janzen, Vitalij

Entwicklung eines selbstschließenden Vollstanznietverfahrens für das Fügen ultrahochfester Stahlwerkstoffe mit Aluminiumlegierungen - Sartisson, Vadim

Robotergeführtes Fließlochformschrauben hochfester Stahlwerkstoffe mit Aluminium-Strangpressprofilen - Zweck, Jonas

Untersuchung der mechanischen und geometrischen Eigenschaften von Bauteilen hergestellt im Fused Deposition Modeling Verfahren - Knoop, Frederick
Im Rahmen dieser Arbeit wird das additive Fertigungsverfahren Fused Deposition Modeling (FDM) hinsichtlich der erzielbaren Bauteilqualität untersucht. Der Fokus liegt auf den mechanischen und geometrischen Eigenschaften für Bauteile aus ABS-M30. Hierzu erfolgt eine grundlegende Eruierung aller Einflussfaktoren auf die Bauteilqualität. Die Einflussfaktoren, die von besonderer Bedeutung sind, werden mithilfe von experimentellen Untersuchungen genauer analysiert. Ein wichtiges Merkmal im FDM-Prozess ist die Temperatur und die Luftströmung im Bauraum der Fertigungsmaschine, sodass neben der Ermittlung des Istzustandes auch eine Optimierung dieser erarbeitet wird. In den weiteren Hauptkapiteln wird neben dem Einfluss der Temperatur und Luftströmung auch der Einfluss der Strangablagestrategie untersucht. Die Strangablagestrategie kann zu einer gezielten Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von FDM-Bauteilen genutzt werden. Die Einflüsse der Strangablagestrategie auf die geometrischen Bauteileigenschaften werden in Form von Maß- und Formabweichungen ermittelt. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist die grundlegende Analyse über die Ursache von Maßabweichungen an FDM-Probekörpern. Zur Reduzierung der auftretenden Maßabweichungen, wird eine Methode erarbeitet, die zur Bestimmung von optimierten Schwindungsfaktoren dient. Die optimierten Schwindungsfaktoren werden genutzt, um die Maßabweichungen an FDM-Bauteilen maßgeblich zu reduzieren.

Oberflächennachbehandlung beim Fused Deposition Modeling – Analyse der Oberflächenstruktur und mechanischer Kennwerte - Fischer, Matthias
Mit seiner Eignung für den Einsatz in Luftfahrzeugen stellt vor allem der Werkstoff Ultem 9085 in Verbindung mit der Verarbeitbarkeit im Fused Deposition Modeling (FDM) Prozesses ein großes Potential für die Kleinserienfertigung mittels additiver Fertigungstechnologien im Luftfahrtbereich dar. Hier bestehen aufgrund der Schichtbauweise Herausforderungen zur Optimierung der Oberflächenqualität. Des Weiteren ist das Ermüdungsverhalten von FDM-Strukturen noch unzureichend erforscht. Mit dem Schwerpunkt auf dem Werkstoff Ultem 9085 sind im Rahmen dieser Dissertation zunächst Nachbehandlungsmethoden zur Verbesserung der Oberflächenqualität analysiert worden. Hier konnten Oberflächenrauheiten durch den Einsatz eines chemischen Nachbehandlungsprozesses um bis zu 80 % reduziert werden. Die dabei als Nebeneffekt erzeugte Schließung der porösen Oberflächenstruktur begünstigte zudem einen anschließenden Metallisierungsprozess zur Veredelung der Oberflächenstruktur. Die Ermüdungseigenschaften fallen für FDM-Strukturen aufgrund der inneren und äußeren Kerben im Vergleich zu spritzgegossenen Substraten vergleichsweise gering aus. Durch Überfüllung der Bau-teile und gezielte Strangorientierungen kann die Lebensdauer insbesondere für seitlich und flach aufgebaute Zugprüfkörper erhöht werden. Der chemische Nachbehandlungsprozess wirkt sich durch die Reduzierung von äußeren Kerben vor allem positiv auf die mechanischen Eigenschaften von aufrecht hergestellten Strukturen aus.

Methodenentwicklung zum Entfügen von Stahl-Klebverbindungen bei tiefen Temperaturen - Ditter, Jan

Beitrag zur Bewertung der funktionalen Sicherheit von Federkraftbremsen - Hübner, Christoph
Federkraftbremsen für industrielle Anwendungen tragen häufig zur Erfüllung einer Sicherheitsfunktion bei. Um Sicherheitsfunktionen zu validieren, sind Sicherheitskennzahlen einzelner Elemente erforderlich. Für Federkraftbremsen werden diese bis dato nur vereinzelt zur Verfügung gestellt. Weiterhin existiert kein Konsens über deren Ermittlung. In dieser Arbeit wird ein bauteilorientierter Ansatz zur Ermittlung von Sicherheitskennzahlen für Federkraftbremsen diskutiert. Unter Berücksichtigung relevanter rechtlich-normativer Rahmenbedingungen wird eine qualitative Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt. Es folgt die simulative und experimentelle Untersuchung einer konkreten Bauteilschadensart. Abschließend wird ein Zuverlässigkeitsblockdiagramm auf Grundlage gewonnener Erkenntnisse hergeleitet.
Keywords: Federkraftbremsen; Funktionale Sicherheit; Technische Zuverlässigkeit; Verschleiß

Entwurf eines Simulationsmodells zur Beurteilung und Beeinflussung des dynamischen Betriebsverhalten von Spindelhubantrieben mit Trapezgewindespindel - Tominski, Johannes
Elektromechanische Spindelhubantriebe werden in einer Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen mit jeweils spezifischen Prozesskennwerten eingesetzt. Dabei kann es vorkommen, dass das dynamische Betriebsverhalten eines Spindelhubantriebs unerwünschte Schwingungen aufweist. Um unerwünschte Betriebszustände bereits vor dem realen Anwendungsfall ersichtlich zu machen, wird im Rahmen dieser Arbeit ein Simulationsmodell von Spindelhubantrieben mit Trapezgewindespindel entwickelt. Dazu wird zunächst recherchiert, welche Schwingungsphänomene in einem Spindelhubantrieb entstehen können. Die Modellbildung wird durch eine Verifikation anhand der identifizierten Schwingphänomene begleitet. Im Anschluss erfolgt eine Validierung des Simulationsmodells durch experimentelle Messungen. Mittels einer Parameterstudie werden Einflussgrößen von zwei Schwingphänomenen analysiert. Die erzielten Erkenntnisse werden anschließend erfolgreich auf ein zuvor schwingungsanfälliges Antriebssystem zugunsten eines stabilen, dynamischen Betriebsverhaltens übertragen, wodurch die Gültigkeit des Modells nachgewiesen wird.

Beitrag zur Qualitätssicherung in der additiven Fertigung individueller Produkte aus CoCr-Legierungen - Huxol, Andrea
Die additive Fertigung gewinnt zunehmend Bedeutung für die Herstellung finaler Bauteile. Ein Anwendungsgebiet liegt dabei in der Herstellung dentaler Restaurationen, bei denen die Metallgerüste für Kronen und Brücken mittels Laser-Strahlschmelzen hergestellt werden. Aufgrund des schichtweisen Aufbaus und der direkten digitalen Fertigung eignet sich die additive Fertigung in besonderem Maße für die Herstellung dieser Bauteile mit individueller Geometrie. Allerdings fehlt der Nachweis, dass die geforderte Teilequalität reproduzierbar erreicht wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird ein Konzept zur Qualitätssicherung erarbeitet, das ein standardisiertes Prüfverfahren zum Nachweis der Maschinenqualifikation für den beschriebenen Anwendungsfall beinhaltet. Dazu werden Qualitätsanforderungen ermittelt und mit dem Stand der Technik abgeglichen. Basierend darauf erfolgen Untersuchungen zur Korrelation zwischen mechanischen und physikalischen Materialkennwerten, wofür durch Variation der Fertigungsparameter gezielt Bauteile mit unterschiedlicher Porosität erzeugt werden. In der Folge wird die Porosität als Prüfgröße festgelegt. Ausgehend von den definierten Qualitätsanforderungen und den Versuchsergebnissen wird ein Verfahren zum Nachweis der Maschinenqualifikation basierend auf der Berechnung des potenziellen Maschinenleistungsindexes erarbeitet und exemplarisch für das verwendete Fertigungssystem angewendet. Abschließend werden Ansätze zur Weiterentwicklung des Verfahrens sowie für weiterführende Forschungsthemen dargestellt.
Keywords: Laser-Strahlschmelzen; Prozessfähigkeit

Integrierte Modellierung von Zuverlässigkeit und dynamischem Verhalten mechatronischer Systeme - Kaul, Thorben
Die digitale Transformation prägt die Entwicklung intelligenter technischer Systeme, welche durch Vernetzung und inhärente Intelligenz einen weiten Funktionsumfang aufweisen. Selbstoptimierende Systeme sind als Stellvertreter der Klasse intelligenter Systeme durch die autonome zielkonforme Adaption des Systemverhaltens charakterisiert. Dabei stellen mechatronische Systeme eine der Grundlagen dieser Systemklasse dar, indem die Umwelt- und Betriebsbedingungen sowie die Systemzustände sensorisch erfasst und das dynamische Systemverhalten zielgerichtet beeinflusst werden. Der große Funktionsumfang intelligenter technischer Systeme geht mit einer Zunahme der Systemkomplexität einher, die eine Herausforderung bei der Absicherung der Verlässlichkeit darstellt. Dem gegenüber bieten insbesondere selbstoptimierende Systeme Potenziale zur Steigerung der Verlässlichkeit. Die Umsetzung entsprechender Maßnahmen erfordert die Unterstützung des Entwicklungsprozesses durch geeignete Methoden. Die Beherrschung der zunehmenden Systemkomplexität ist durch die Verwendung vorhandener Modelle des Entwicklungsprozesses möglich, wird aber in aktuellen Methoden nicht umfänglich genutzt. Das Ziel ist die Absicherung der Verlässlichkeit bereits in frühen Entwicklungsphasen bis hin in späte Lebenszyklusphasen. Es wird eine Methode für die integrierte Modellierung der Zuverlässigkeit, als zentrale Kenngröße der Verlässlichkeit, und des dynamischen Systemverhaltens entwickelt. Anhand von drei Anwendungsbeispielen wird gezeigt, dass diese Methode die Entwicklung von Maßnahmen zur Steigerung der Verlässlichkeit in selbstoptimierenden Systemen ermöglicht, auf komplexe Systeme anwendbar ist und die Absicherung der Verlässlichkeit während des Betriebs mit Hilfe eines Digitalen Zwillings unterstützt.
Keywords: Integrierte Modellierung; geschlossene Modellierung; mechatronische Systeme; intelligente Systeme; Zuverlässigkeit; Dynamische Bayes’sche Netze; Verlässlichkeit; Systemzuverlässigkeit; Digitaler Zwilling; selbstoptimierende Systeme; Mehrzieloptimierung

Development of SLM Ni-based Superalloys and Investigation of Corrosion Behavior in Chloride-containing Environments - Wooldridge, Madison

Entwicklung eines Konzepts zum qualitätsorientierten Monitoring von Social Media in der zivilen Gefahrenabwehr - Habdank, Matthias

Lebensdauerprognose für additiv gefertigte Kunststoffbauteile mittels bruchmechanischer Konzepte - Bauer, Benjamin

Beitrag zur Steigerung der Qualität von Aluminium-Lichtbogen-Bolzenschweißverbindungen mit Hubzündung - Hader, Christoph

Ersatzmodellentwicklung zur Prognose des kerbinduzierten Fügeteilversagens von Halbhohlstanznietverbindungen unter Crashbelastung - Porsch, Tony

Entwicklung des Prägeelementschweißens für Aluminium-Stahl-Verbindungen im Karosseriebau - Pietsch, Tommy

Qualifizierung intelligenter Datenanalysemethoden bei vollautomatisierten Klebtechnikanwendungen - Sierak, Paulina

Entwicklung einer Methodik zur numerischen Simulation des Hochgeschwindigkeits-Bolzensetzens - Gerkens, Michael

Prozessbasierte Technologieintegration der Additiven Fertigung in Unternehmen - Rohde, Johannes
Die Additiven Fertigungsverfahren stehen im Übergang zur stärken industriellen Anwendung. Weit mehr als die Hälfte aller mittelständischen Unternehmen sehen die Technologien zukünftig als etablierte Verfahren oder gar Schlüsseltechnologien im eigenen Unter-nehmen. Dass der Schritt zur industriellen Nutzung bislang allerdings nicht erfolgt ist, liegt oft am Prozess der Technologieintegration selbst. Unternehmen gelingt es nicht, die fehlende Expertise aufzubauen, die Akzeptanz gegenüber der Additiven Fertigung erfolg-reich zu stärken und die hohen Kosten zu beherrschen. Diese Problematik bestätigen neben Studien des Industriearbeitskreises Light Alliance und der National Association of Manufacturers (USA) auch der Richtungswandel der Forschungsförderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Vor diesem Hintergrund gilt es, die auftretenden Hindernisse der Technologieintegration differenziert zu betrachten und erforderliche spezifische Lösungsmethoden in einzelnen Handlungsfeldern abzuleiten. Für diese Handlungsfelder sind anschließend Vorgehensmodelle zu entwickeln, wodurch Hemmnisse wie die hohen Kosten gelöst werden sollen. Die resultierenden Modelle sind in eine Gesamtsystematik zu überführen, welche Unternehmen unter Berücksichtigung der bestehenden Unternehmensprozesse und -strukturen bei der prozessbasierten Technologieintegration der Additiven Fertigung im Unternehmen unterstützt. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wird durch eine industrielle Fallstudie untermauert und validiert.

On the Influence of Thermal Histories within Part Cakes on the Polymer Laser Sintering Process - Josupeit, Stefan
Polymer Laser Sintering (LS) is one of the most used Additive Manufacturing (AM) technologies for the tool-less production of polymer parts. The raw material is a polymer powder which is melted layerwise by the use of laser energy. Especially for the production of single parts, small series, individualized and complex structures, the technology is yet established in few branches. However, inhomogeneous and hardly controllable thermal effects during manufacturing limit the build reproducibility. The present work focuses on temperatures within so-called part cakes, their time dependency and their influence on process quality. Therefore, a temperature measurement system is implemented into a commercial laser sintering machine. Based on the experimental data a model to simulate heat transfer within part cakes is set up. Individual thermal histories during processing are successfully correlated with position dependent powder ageing effects. Another focus is on the analysis of a recycling optimized material. First results of correlations between thermal histories and part properties are shown in order to provide an outlook to further research. The data and knowledge gained through this work can be used to understand thermal effects in greater depth and to increase the process quality via optimizations.
Keywords: Additive Manufacturing; Polymer Laser Sintering; Polymer Science

Zum Laserstrahlschmelzen neuer Kunststoffmaterialien - Lohn, Johannes
Stand der Technik beim Lasersintern von Kunststoffen (SLS) ist die Fertigung von Prototypen aus z.B. Polyamid 12. Die industrielle Serienproduktion mittels SLS erfordert die Qualifizierung von produktspezifischen Materialien. Kernthema dieser Arbeit ist die Verarbeitung von neuen Kunststoffen. Hierzu wird eine optimierte Anlagentechnik entwickelt. Die Verarbeitung von schlecht rieselfähigen Pulvern wird durch ein innovatives Beschichtungssystem ermöglicht. Durch eine zwölf Zonen Heizungsregelung erfolgt die Pulvervorwärmung in der erforderlichen Präzision. Zudem ermöglicht ein variabler Laserspot eine Belichtung mit hoher Detailauflösung bei gleichzeitig hoher Aufbaurate. Der Energieeintrag im SLS Prozess und die Belichtung mit variablem Laserspotdurchmesser werden theoretisch betrachtet und mittels Computertomographie experimentell untersucht. Abschließend wird eine Systematik zur Identifizierung von Prozessparameter für die Verarbeitung neuer Materialien erarbeitet und exemplarisch wird das neue Material Polyamid 613 prozessiert.
Keywords: Additive Fertigung; Selektives Lasersintern; Kunststoff; Energieeintrag

Systematik zum präventiven Schutz vor Produktpiraterie durch Additive Fertigungsverfahren - Jahnke, Ulrich
Produktpiraterie und damit einhergehende Imitationen gefährden neben dem wirtschaftlichen Erfolg der Unternehmen am Beispiel des deutschen Maschinen- und Anlagenbaus auch den sicheren Betrieb von Anlagen und somit von Leib und Leben. Im Kontext der Produktpiraterie werden Additive Fertigungsverfahren durch den global möglichen, nahezu unkontrollierbaren Datenaustausch häufig als Treibertechnologie dargestellt. Dem entgegenstehend werden die Additiven Fertigungsverfahren aber in der Literatur auch sehr undifferenziert als mögliche Produktschutzmaßnahme aufgeführt. Darauf deuten auch die Ergebnisse einer Studie des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V., der auf das Reverse Engineering als relevanteste Informationsquelle für Imitatoren verweist. Vor diesem Hintergrund gilt es, die Motivation und das Vorgehen der Imitatoren zu untersuchen und den technischen und wirtschaftlichen Potentialen der Additiven Fertigungsverfahren differenziert gegenüberzustellen. Darauf aufbauend ist ein systematisches Vorgehen zum präventiven Produktschutz durch Additive Fertigungsverfahren zu entwickeln. Die resultierende Systematik führt die Unternehmen unter Berücksichtigung des präventiven Produktschutzes schrittweise durch die Produktentstehung und unterstützt bei der Identifikation schützenswerter Funktionen sowie der Auswahl und Implementierung geeigneter additiver Schutzpotentiale. Die Anwendbarkeit des Verfahrens wird durch eine industrielle Fallstudie untermauert und validiert.

Intelligente Optimierung von Produktgeometrien für die additive Fertigung - Reiher, Thomas
Die additive Fertigung als werkzeugloses Fertigungsverfahren bietet zahlreiche neue Möglichkeiten in der technischen Produktgestaltung. Insbesondere auf Leichtbau optimierte, hochkomplexe Strukturen lassen sich hiermit wirtschaftlich fertigen. Die Bauteile müssen jedoch auch speziell auf die Verfahren angepasst sein, um sicher, fehlerfrei und kostengünstig produziert werden zu können. Mit konventionellen Konstruktionsverfahren sind solche Strukturen nur schwer erzeugbar. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher eine Methodik zur intelligenten Optimierung von Produktgeometrien, angepasst an die additive Fertigung, entwickelt. Dies beinhaltet die automatische Erzeugung von anwendungsfallspezifisch optimierten Geometrien sowie deren Überführung in Datenstrukturen, welche in konventionellen CAD-Systemen nutzbar sind. Als grundlegendes Werkzeug wird dabei die Topologieoptimierung verwendet, welche hochaufgelöst durchgeführt und im Anschluss mit hoher Qualität geglättet und weiterverarbeitet werden muss. Hierzu wurde ein durchgängiger voxelbasierter Ansatz gefunden, der auch die Anpassung der Geometrien an die additive Fertigung erlaubt. Die Entwicklung und Funktionalität des Ansatzes wird auf Basis mehrerer Beispielbauteile gezeigt. Das Ergebnis der Optimierungen sind hochkomplexe, im Detail optimierte und an die additive Fertigung angepasste Strukturen.

Entwicklung einer Entscheidungsunterstützung für den Einsatz Additiver Fertigung in der zeitkritischen Ersatzteilversorgung - Deppe, Gereon
Industrieunternehmen versuchen zunehmend das technologische und ökonomische Potential des schichtbasierten Fertigungsansatzes der additiven Fertigung vorteilhaft für sich einzusetzen. Problematisch ist dabei jedoch die geringe Erfahrung der Unternehmen mit der additiven Fertigung und ihren Besonderheiten. Ein Vergleich mit anderen Fertigungsverfahren muss dabei über eine reine Kostenkalkulation hinausgehen, um zusätzliche Potentiale und Einschränkungen abwägen zu können. Die vorliegende Arbeit gibt daher einen Überblick über die wesentlichen Einflussfaktoren Kosten, Zeit und Qualität und es wird auf dieser Basis eine Entscheidungsunterstützung entwickelt, die bei der Identifizierung vorteilhafter Einsatzmöglichkeiten für die additive Fertigung hilft. Da die additive Technologie auch signifikante Änderungen im Bereich der Supply Chain erzielen kann, liegt der Fokus des Einsatzgebietes auf der zeitkritischen Ersatzteilversorgung, betrachtet am Beispiel der Luftfahrtindustrie. In diesem Kontext ist es Ziel und Zweck der Arbeit, die oftmals isoliert betrachteten drei Bereiche Kosten, Zeit und Qualität zu einem ganzheitlichen Vergleich zu kombinieren. Die entwickelte Entscheidungsunterstützung ist dabei auf Basis einer funktionserweiterten Tabellenkalkulation als Demonstrator umgesetzt worden.

Mikrostrukturelle und mechanische Eigenschaften der im Laserschmelzverfahren verarbeiteten Inconel 718 Nickelbasis-Superlegierung - Aydinöz, Mehmet Esat
Im Rahmen dieser Arbeit wurden die mikrostrukturelle Entwicklung und die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften der im SLM® Verfahren (Selective Laser Melting) verarbeiteten Nickelbasis-Superlegierung Inconel 718 untersucht. Anschließend wurde der Einfluss des HIP-Prozesses (Heißisostatisches Pressen) auf die Porosität, die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften analysiert. Da der HIP-Prozess oberflächennahe Poren nicht schließen kann, wurden ausgewählte Proben durch das Arc-PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) mit einer Ni-20Cr Beschichtung gekapselt. Da die typischen Zellstrukturen zusammen mit den γ´´- Ausscheidungen nach dem Lösungsglühen mit anschließender Ausscheidungshärtung auftreten, konnte die höchste Streckgrenze (Rp0,2) unter quasistatischer Belastung bei Raumtemperatur (RT) sowie bei 650 °C ermittelt werden. Unter zyklischer Belastung zeigen die beschichteten und heißisostatisch gepressten Proben die geringste Ermüdungsfestigkeit bei RT, sowohl vor als auch nach der Ausscheidungshärtung. Im lösungsgeglühten und anschließend ausscheidungsgehärteten Zustand weist das Material die höchste Lebensdauer, insbesondere bei einer niedrigen Dehnungsamplitude (Δε/2 = ±0,35 %), bei 650 °C auf.
Keywords: Additive Fertigung; Laserschmelzverfahren; Nickelbasis-Superlegierung; Inconel 718; Mikrostruktur; mechanische Eigenschaften; Heißisostatisches Pressen; Beschichtung

Untersuchungen zu kontinuums- und bruchmechanischen Methoden für die Prognose des Crashverhaltens toleranzbehafteter Strukturklebverbindungen - Bobbert, Mathias

Konzeption eines energieeffizienten Betätigungs- und Haltesystems für eine Federkraftbremse - Kriegel, Nils-Peter

Ein Beitrag zur kombinierten (quasi-)statischen und dynamischen Umformung von blechförmigen Halbzeugen - Djakow, Eugen
Working-media-based forming processes (WMBF) represent a great potential regarding the production of complex sheet-metal lightweight components with excellent surface quality, shape accuracy and dimensional stability. The working-media-based forming processes characterize the sheet-metal forming process, where the sheet metal blank is formed during the forming process by means of a (quasi-)static or dynamic working media pressure into a contouring forming tool. Although the WMBF offers improved utilization of the formability of the used materials compared to conventional sheet metal forming processes, there are limits in the production of complex deeper or sharp edged components with (quasi-)static and dynamic WMBF processes, which can not be overcome by using these methods alone. In order to overcome this, multi-level WMBF process sequences for components with spherical and stepped geometries are developed in this work. Here the developed strategies combine the advantages of (quasi-)static and dynamic WMBF processes. Furthermore, based on analytical, experimental and numerical investigations, innovative process management strategies were derived, which completely compensate the local wall thickness changes, make better use of existing material resources and thus enable the safe production of mentioned geometries.
Keywords: High Speed Forming

Untersuchung des Verlustverhaltens eines geregelten und mit optimierten Pulsmustern gespeisten Hochgeschwindigkeits-Antriebssystems - Peter, Klaus
Hochgeschwindigkeitsantriebe kommen unter anderem in Vakuumpumpen, Turboradialverdichtern und Zentrifugen zum Einsatz und zeichnen sich typischerweise durch einen Betrieb mit konstanter Drehzahl über längere Zeiträume aus. Das in dieser Arbeit betrachtete Antriebssystem setzt sich aus einer permanentmagneterregten Synchronmaschine mit magnetgelagertem Rotor, einem LC-Filter, einem Wechselrichter in 2- oder 3-Stufen-Topologie, diverser Sensorik sowie einem Antriebsregler zusammen. In der vorliegenden Arbeit wurden Pulsmusterformen auf viertel- und halbschwingungssymmetrischer Basis ausgewählt und nach relevanten Kriterien wie die Eliminierung niederfrequenter Harmonischer oder die Minimierung des Oberschwingungsgehalts offline-optimiert. Hierzu wurde eine modifizierte Variante der Partikel-Schwarm-Optimierung verwendet. Ziel war die Substitution der trägerbasierten Dreiecksmodulation durch eine geeignete Modulatorstruktur zur Generierung und Ausgabe offline-optimierter Pulsmuster an den Wechselrichter. Im Verlauf der Arbeit wurde zudem herausgestellt, dass die herkömmliche feldorientierte Reglerstruktur nicht mit den optimierten Pulsmustern kombiniert werden kann, was auf die fehlende Pulssymmetrie und die abweichenden Kurzzeitmittelwerte der Schaltsignale von der Stellspannung im aktuellen Reglertakt zurückzuführen ist. Daher wurde eine modellbasierte Reglerstruktur, die zum Teil steuernden Charakter aufweist, entworfen und implementiert. Durchgeführte Messungen an einem Laststand mit einer Bemessungsleistung von 150 kW ergaben im maximal zulässigen Arbeitspunkt gegenüber der dreiecksmodulierten Pulsweitenmodulation eine Steigerung des Gesamtwirkungsgrads von bis zu 0,6% bei Verwendung eines 2-Punkt-Wechselrichters mit ausgangsseitigem LC-Filter.

Ein Beitrag zur Regelung von Permanentmagnet-Synchronmotoren in Statorflusskoordinaten ohne Rotorlagesensor - Pape, Thorsten

Experimentelle Untersuchung einse modifzierten Nasspressverfahrens für die Herstellung von hybriden Metall-Faserverbundkunststoff-Bauteilen - Opdemom, Hermann
Das Nasspressverfahren ist ein Serienherstellungsprozess für Bauteile aus duroplastischen Faserverbundkunststoffen (FVK) mit einer geringen Geometriekomplexität. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein modiﬁziertes Nasspressverfahren untersucht, welches die Herstellung von hybriden Blech-FVK-Strukturen ermöglicht. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem metallischen Trägerbauteil und einem lokalen FVK-Verstärkungselement wird durch Co-Bonding im Nasspresswerkzeug aufgebaut. Epoxidbasierte Matrixharze und Klebstoffe wurden mit Methoden der Klebtechnik sowie thermischen und rheometrischen Prüfungen charakterisiert, um ein materialspeziﬁsches Fertigungsprozessfenster einzugrenzen. Experimentelle Untersuchungen zum Nasspressen von GFK-Laminaten und Stahl-GFK-Hybridstrukturen fokussierten die Mikrostruktur und das strukturelle Verhalten von stoffschlüssigen Hybridverbindungen. Unter anderem wurden Einﬂüsse von zeit-, temperatur- und druckabhängigen Fertigungsparametern sowie der Einsatz von Strukturklebstoffﬁlmen und internen Trennmitteln analysiert. Anhand von Fallturmtests an hybriden Demonstratorkomponenten konnte das modiﬁzierte Nasspressverfahren für die Herstellung crashrelevanter Karosseriebauteile qualiﬁziert werden.
Keywords: Leichtbau; Faserverbundkunststoffe; Nasspressverfahren; Hybridbauteile; Rheologie; Klebtechnik; Co-Bonding

Optimierungsstrategien für Strukturbauteile mittels additiver Fertigungsverfahren - Brüggemann, Jan-Peter

Entwicklung einer Methode zur Vorhersage der ertragbaren Kraft einschnittig überlappter FVK-Stahl-Klebverbindungen unter Berücksichtigung von Faserarchitektur, Faserorientierung und Matrixsystem - Henkel, Katharina

Weiterentwicklung der Stanzniettechnologie für das werkstoffgerechte Fügen von FKV-Metall-Verbindungen - Augenthaler, Florian

Auslegung von elastischen Klebverbindungen unter klimatischer Wechselbeanspruchung - Mailänder, Sebastian

Ein Beitrag zum mechanischen Fügen von hochmanganhaltigen TWIP-Stählen - Matzke, Marcus

Untersuchung alternativer Sensoren und Datenanalysemethoden für Schraubprozesse - Röske, Jonathan

Untersuchungen zu kontinuums- und bruchmechanischen Methoden für die Prognose des Crashverhaltens toleranzbehafteter Strukturklebverbindungen - Bobbert, Mathias

Ein Beitrag zur kombinierten (quasi-)statischen und dynamischen Umformung von blechförmigen Halbzeugen - Djakow, Eugen

Simulationsgestützte Analyse und Optimierung der Umformung geschlossener Stahlprofile mittels Hamburger Verfahren - Tabakajew, Dmitri

Ein Beitrag zur Herstellung von hybriden Bauteilen mittels Reibdrücken - Lossen, Benjamin

Entwurf und simulationsgestützte Analyse eines mechanisch rekonfigurierbaren Mehrmotorengetriebes - Brückner, Uwe

Entwurf einer intelligenten Betriebsstrategie für Mehrmotorenantriebssysteme und ihre Anwendung auf Kautschukinnenmischer - Strop, Malte

Ein neuartiger Ansatz der robusten Regelung für das Lastmanagement in batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen - Masjosthusmann, C.
Begrenzte Vorräte fossiler Energiequellen beeinflussen die individuelle Mobilität von heute und morgen. Eine Schlüsseltechnologie, um dieses Energieproblem zu lösen, ist das batteriebetriebene Elektrofahrzeug (BEV). Der „Flaschenhals“ des BEV in Bezug auf Reichweite und Kosten pro Kapazität ist die Batterie. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Fahrzeugenergiemanagements für ein BEV zur Reduzierung dieses „Flaschenhalses“. Das heißt im speziellen diskutiert sie eine neuartige Lastmanagementstrategie: Diese soll die Energieverluste am Innenwiderstand der Traktionsbatterie reduzieren, um so die Reichweite pro installierter Batterie-Kapazität zu erhöhen. Dafür soll das Lastmanagement den Batteriestrom glätten, es verhält sich also wie ein „virtueller Kondensator“. Die Stromschwankungen um den Mittelwert des Batteriestroms werden reduziert, indem die einzelnen Lasten balanciert werden. Die reduzierte Belastung der Batterie, durch Reduzierung von Spitzenströmen und Stromschwankungen im Allgemeinen, könnte die Lebensdauer der Batterie erhöhen und zu weniger restriktiven Anforderung an die Leistungsdichte der Batterie führen, zum Vorteil einer höheren Energiedichte (diese wiederum bedeutet eine höhere Reichweite oder niedrigere Batterie-Kosten). Um einen geglätteten Batteriestrom zu erreichen, wurde eine neuartige Entwurfsmethodik entwickelt. Dabei kommt die Methode der „Quantitative Feedback Theory“ zum Einsatz, für den Entwurf eines robust-stabilen MIMO-Reglers in der Gegenwart von parametrischen Unsicherheiten und Nichtlinearitäten der Regelstrecke. Im Prototypen-Fahrzeug beeinflusst der MIMO-Regler die elektrische Heizung zur Erwärmung der Fahrgastzelle, sowie die größte elektrische Last: den Antriebsstrang selbst. Theoretisch wird eine Reichweitenerhöhung von bis zu 3,462 % im Prototypen erreicht. Während die Heizung für die Beeinflussung prädestiniert ist, aufgrund der hohen Zeitkonstante zur Erwärmung der Fahrgastzelle, ist demgegenüber der Einfluss auf den Antriebsstrang kritisch in Bezug auf die Fahrerakzeptanz. Daher muss der Einfluss der Funktion auf ein Maß beschränkt sein, das der Fahrer akzeptiert. Dies wird mit einer Fahrerakzeptanzstudie untermauert.

Untersuchungen zur induktiven Erwärmung im Warmformprozess - Niewel, Jörg
Keywords: Manganlegierung; Borlegierung; Formhärten; Temperaturverteilung; Blechumformen; Warmumformen; Rollofen; Erwärmung; Induktive Erwärmung; Prozessanalyse; Wirtschaftlichkeit; Kraftfahrzeugbau; Leichtbau; Hochschulschrift

Confinement Induced Segregation Effects in Suspension Rheology - Pieper, Sven

Untersuchungen zum methodenbasierten Prozessverständnis des radialsymmetrischen Schneidclinchens - Hörhold, Réjane

Automatisierte Variantenreduzierung durch virtuelle Verbindungsauslegung beim Halbhohlstanznieten - Menne, Franz Ferdinand

Entwicklung eines lokal wirkenden Oberflächenreinigungsprozesses zur Erhöhung der Prozessfähigkeit beim Aluminiumlichtbogenbolzenschweißen - Reis, Christian

Prüfkonzept zur Kennwertermittlung für geklebte FVK/Metall-Verbindungen - Wünsche, Marc André

Robuste Auslegung und Berechnung struktureller Klebverbindungen unter Crashbelastung - Schwarzkopf, Georg

Einstufiges Widerstandselementschweißen für den Einsatz im Karosseriebau - Wiese, Lars

Systematic Approach for Cost Efficient Design and Planning with Additive Manufacturing - Lindemann, Christian-Friedrich Wilhelm

Datenbasierte Zustandsüberwachung von Wälzlagerschäden in elektromechanischen Antriebssystemen - Lessmeier, Christian

Analyse des Verformungsverhaltens von Übergangszonen partiell pressgehärteter Strukturen - Weiß Borkowski, Nathalie

Ein Beitrag zur thermischen Ausnutzung permanenterregter Synchronmotoren in automobilen Traktionsanwendungen - Wallscheid, Oliver
Essentielle Anforderungen an Antriebssysteme für (teil-)elektrisch angetriebene Fahrzeuge sind eine hohe Leistungs- und Drehmomentdichte. Hierbei determinieren insbesondere die zulässigen Temperaturen wichtiger Motorkomponenten das transient sowie dauerhaft erzielbare Leistungspotential. Für die in automobilen Anwendungen häufig eingesetzten permanenterregten Synchronmotoren ist die Temperaturverteilung innerhalb der Wicklung und der Permanentmagnete von besonderem Interesse. Um den thermischen Bauteilschutz zu gewährleisten, werden Motoren in der industriellen Praxis häufig überdimensioniert, was zusätzlichen Gewichts- und Bauraumbedarf sowie höhere Produktionskosten bedingt. Alternativ kann ein Derating eingesetzt werden, welches die zulässige Motorleistung in Abhängigkeit des thermischen Zustands regelt. Dies erlaubt, sowohl die thermischen Kapazitäten des Motors gezielt auszunutzen als auch die Leistungsaufnahme im thermisch stationären Betrieb zu maximieren. Substantielle Voraussetzung hierfür ist die Kenntnis wichtiger Temperaturen zur Laufzeit - eine vollständige messtechnische Erfassung dieser ist allerdings aus Kosten- und Ausfallsicherheitsgründen nicht möglich. Im Zuge dieser Arbeit wurden daher sowohl thermische Netzwerke mit konzentrierten Parametern als auch Beobachteransätze auf Basis des elektrischen Motormodells untersucht. Darauf aufbauend wurde eine virtuelle Sensorfusion mittels Kalman-Filter realisiert. Umfangreiche Kreuz-Validierungen belegen eine hochgenaue, echtzeitfähige Temperaturermittlung mit einer Schätzabweichung von kleiner 5 K. Abschließend wurde ein modellprädiktives Derating-Konzept erarbeitet, welches sowohl die maximale thermische Ausnutzung des Antriebs erlaubt als auch definierte Grenztemperaturen sicher einhält.

Rheo-PIV nichtkolloidaler Suspensionen: Strukturelle Untersuchungen der Strömungsentwicklung in Schlitzdüsen mit Fokus auf Wandgleiten - Jesinghausen, Steffen

Analyse und Optimierung der Delta-Alpha-Problematik im Fertigungsprozess von asymmetrischen hybriden Werkstoffen aus Metall und faserverstärkten Kunststoffen - Frantz, Meike Maria
Die Bedeutung von beanspruchungsangepassten Bauteilen aus metallischer Grundstruktur verstärkt mit einem Faserverbundkunststoff (FVK) steigt im automobilen Leichtbau stark an. Ein Verfahren zur Herstellung dieser hybriden Strukturen ist das Prepreg-Pressen. Bei diesem Verfahren wird der FVK direkt unter Temperatur und Druck auf die metallische Grundstruktur geklebt, wobei es aufgrund der deutlich unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu starken Eigenspannungen im Bauteil kommt. Diese prozessinduzierten Eigenspannungen wurden im Rahmen dieser Arbeit reduziert. Dazu wurde in einem ersten Schritt die Ausgangslage untersucht, indem die Eigenspannungen analytisch berechnet sowie experimentell untersucht wurden. Im zweiten Schritt wurde ein Konzept zur Reduzierung dieser erarbeitet. Hierbei spielt vor allem die Temperaturverteilung im Bauteil eine entscheidende Rolle, die analytisch, numerisch sowie praktisch bestimmt wurde. Im Anschluss wurden die Parameter dieses angepassten Verfahrens optimiert. In weiteren Optimierungsschritten wurde der Einfluss unterschiedlicher Materialien auf die induzierten Eigenspannungen sowie auf die mechanischen Eigenschaften des Gesamtverbundes untersucht. Die Eigenspannungen konnten mithilfe des optimierten Verfahrens deutlich reduziert werden. Abschließend wurden die Ergebnisse in einer Methodik zur Herstellung eigenspannungsoptimierter asymmetrischer Hybride zusammengefasst.

Qualifizierung des Vollstanznietklebens von dreilagigen Mischbauverbindungen mit Vergütungsstählen - Bergau, Martin

Weiterentwicklung der Eigenschaften von fließloch- und gewindefurchenden Schrauben zur Erweiterung der Einsatzgrenzen für die Stahl-Aluminium-Mischbauweise - Freymüller, Carsten

Weiterentwicklung des Hochgeschwindigkeits-Fügeverfahrens Bolzensetzen zur Realisierung moderner Leichtbaukarosserien aus Aluminium und Stahl - Grözinger, Markus

Entwicklung einer Methodik zur experimentellen Qualifizierung von Bolzensetzverbindungen unter Berücksichtigung dynamischer Effekte - Biere, Alexander

Widerstandspunktschweißen als Fixiertechnologie von Aluminium-Stahl-Mischverbindungen im automobilen Leichtbau - Goldmann, Florian

Bewertung hybrider Fügetechniken für den Einsatz von Magnesium-Gussstrukturen im Karosserieleichtbau - Wibbing, Alexander

Qualifizierung des Injektionsklebprozesses einer strukturellen CFK-Stahl-Verbindung unter Montagebedingungen - Schuler, Dennis

Weiterentwicklung des Remote-Laserschweißens für das flexible Verbinden von Aluminium in der Großserie - Lamping, David

Weiterentwicklung des Schneidclinchens in Kombination mit dem Kleben für Leichtbaustrukturen in Mischbauweise - Weikelmann, Alessandro

Entwicklung einer thermischen Fügetechnik für Stahl-Aluminium-Verbindungen in automobilen Leichtbaustrukturen - Potthast, Simon

Untersuchung der Werkstoff-, Prozess- und Bauteileigenschaften beim Fused Deposition Modeling Verfahren - Kloke, Agnes
In dieser Arbeit wurde ein Prozessverständnis für das FDM-Verfahren hinsichtlich der Verarbeitung des Materials Ultem*9085 aufgebaut. Es wurde der Einfluss des Materials, des Prozesses und der Maschine auf die resultierende Bauteilqualität untersucht. Die Materialqualität unterschiedlicher Chargen zeigt, dass Feuchtigkeit im Material die Strangablage beeinflusst. Die Analyse der Prozessparameter, die anhand der Kurzzeitfestigkeiten analysiert wurden, zeigt einen starken Einfluss der Aufbauorientierung. Mittels einer Parameteroptimierung können ferner gleiche Festigkeitswerte wie aus dem Spritzgießprozess erreicht werden. Bei der Untersuchung der Langzeitfestigkeiten wurde festgestellt, dass sich die Festigkeitswerte bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen nicht ändern. Die Untersuchung einiger Anlagenkomponenten auf die resultierende Oberflächengüte, Geometriegenauigkeit und Festigkeitseigenschaften kann den Einfluss von u. a. der Bauraum- sowie der Düsentemperaturen auf die Bauteilqualität zeigen. Zuletzt wurde die Möglichkeit einer Leichtbauanwendung anhand von Sandwich-Prüfkörpern untersucht. Hierbei beeinflussen sowohl die verfahrensunabhängige Mechanik als auch die verfahrensspezifischen Effekte die Festigkeitswerte.

Einfluss prozess-induzierter Defekte auf die Ermüdungseigenschaften metallischer Werkstoffe verarbeitet mittels Laserstrahlschmelzen - Leuders, Stefan
Den additiven Fertigungsverfahren wird ein hohes Potential zugesprochen, die industrielle Fertigung von Bauteilen und Werkzeugen nachhaltig zu ändern. Dies gilt auch für das hier betrachtete Laserstrahlschmelzen, bei dem metallische Werkstoffe in Pulverform verarbeitet werden. Durch den schichtweisen Aufbau können dabei enorme Vorteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren erzielt werden, was sich u. a. in einem bis dato unerreichten Maß an Geometriefreiheit widerspiegelt. Allerdings werden die Werkstoffeigenschaften teils erheblich durch kurze und intensive Wechselwirkungen zwischen Laser und Werkstoff bestimmt. Hierdurch können sich werkstoff-spezifische Nachteile gegenüber konventionellen Fertigungsverfahren ergeben, die eine weitreichende Etablierung des Laserstrahlschmelzens erschweren. Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Dissertation auf eine Analyse und ggf. Optimierung der mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften laserstrahlgeschmolzener Werkstoffe. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf einer Ermüdungsbeanspruchung, da Einflüsse prozess-induzierter Defektstrukturen unter dieser Beanspruchungsform besonders deutlich werden. Durch umfangreiche Untersuchungen können dabei Prozessrouten aufgezeigt werden, die für die betrachteten Werkstoffe TiAl6V4 und 316L den detektierten Schädigungsmechanismen Rechnung tragen und somit zu einer technologischen Konkurrenzfähigkeit des Laserstrahlschmelzens führen.
Keywords: Additive Fertigung; Laserstrahlschmelzen; Materialermüdung

Ermüdungsverhalten und mikrostrukturelle Charakterisierung der im Laserschmelzverfahren hergestellten Nickelbasis-Superlegierung Inconel 939 - Kanagarajah, Pirabagini
In der vorliegenden Arbeit wurden die mikrostrukturellen Eigenschaften und das dadurch resultierende mechanische Verhalten der im SLM-Verfahren (Selective Laser Melting) hergestellten Nickelbasis-Superlegierung Inconel 939 untersucht und einer Inconel 939 Gusslegierung gegenübergestellt. Die monotonen und mikrostrukturellen Untersuchungsergebnisse zeigen eine eindeutige Abhängigkeit der Herstellungsrichtung und deutliche Unterschiede zur Gusslegierung, insbesondere in der Mikrostruktur. Dehnungsgeregelte isotherme und thermomechanische Ermüdungsversuche in Kombination mit der Methode der digitalen Bildkorrelation (DIC) beschreiben das mechanische Verhalten sowie die kritischen Bereiche im Gefüge. Ob beim SLM- oder Gusswerkstoff eine höhere Lebensdauer bei der isothermen Ermüdung erreicht wird, ist von der Höhe der Beanspruchung abhängig. Im ausscheidungsgehärteten Zustand besitzt das SLM-Material bei niedrigen Belastungen und Temperaturen von Raumtemperatur bis 750 °C eine höhere Lebensdauer und zeigt somit ein besseres Ermüdungsverhalten als der Gusswerkstoff. Bei höheren Dehnungsamplituden werden vorhandene Poren aktiviert und ein schnelles Versagen tritt ein. Mit geeigneten HIP-Parametern konnte die Porosität allerdings deutlich reduziert werden.
Keywords: Nickelbasis-Superlegierung; Inconel 939; Laserschmelzverfahren; SLM; Ermüdung; Mikrostruktur

Versagensverhalten und Energieabsorptionssimulation von Faser-Kunststoff-Verbunden und Aluminium-FKV-Hybridwerkstoffen - Reuter, C.

Fast Dynamic Fault Injection for Virtual Microcontroller Platforms - Adelt, Peer; Koppelmann, Bastian; Müller, Wolfgang; Becker, Markus; Kleinjohann, Bernd; Scheytt, Christoph (Proceedings of the IEEE/IFIP International Conference on VLSI (VLSI-SOC))
Electronic systems, like they are embedded in road vehicles, have to be compliant to functional safety standards like ISO 26262 [1], which limit the impacts of malfunctions for safety critical systems. ISO 26262, for instance, defines different safety levels for road vehicles, which require different means and measures for a safety compliant system and its development process like risk analysis and fault effect simulation. For fault effect simulation it is important to investigate the impact of physical and hardware related effects to the correct function of a system. This article first studies code and model mutations for fault injection in the context of fault effect simulation through different system abstraction levels. It demonstrates how high level mutations correlate to bit flips of software binaries by examples from the TriCore™ instruction set and finally presents a virtual platform based implementation for automated injection of bit flip based mutations into software binaries. Experimental results demonstrate the efficiency of the implemented approach.

Einsatz der Widerstandserwärmung bei hydraulischen Schneidgeräten zum Trennen von hochfesten Stahlwerkstoffen in Kraftfahrzeugen - Siewers, Bernd
Die zunehmend eingesetzten hochfesten Stähle im Automobilbau können zu schwerwiegenden Problemen bei Verkehrsunfällen führen, da hydraulische Schneidgeräte zur Befreiung von Personen an ihre mechanischen Grenzen geraten. Ein Ansatz zur Behebung dieses Problems kann die Widerstandserwärmung der zu schneidenden Werkstoffe sein. Im Rahmen dieser Dissertation wurde durch Werkstoffuntersuchungen ermittelt, dass die hochfesten Stähle einen starken Abfall der Festigkeit aufweisen, während bei denselben Temperaturen potentielle Schneidwerkstoffe deutlich höhere Festigkeiten besitzen. Das Konzept wurde schließlich in einem Funktionsmuster umgesetzt. Schneidversuche zeigten, dass durch die Widerstandserwärmung ein deutlicher Abfall der erforderlichen Schneidkraft erreicht werden konnte. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Widerstandserwärmung ein vielversprechendes Konzept darstellt, um hochfeste Karosseriestähle zuverlässig und schnell zu durchtrennen und somit die Befreiung eingeschlossener Fahrzeuginsassen zu gewährleisten.
Keywords: Leichtbau; Hybridsysteme; Werkstoffe

Zur Feinstaubabscheidung aus Holzfeuerungsanlagen mit precoatierten Oberflächenfiltern - Schiller, Sascha

Konzeptentwicklung zur Einbindung von Simulationen - Unterstützung des Informationsmanagements im Bereich der zivilen Gefahrenabwehr - Schneider, Steffen

Entwicklung einer Methodik zur Simulation der Lebensdauer von Klebverbindungen mit Polyurethan-Klebstoffen - Kaßner, Martin

Qualifizierung des Reibelementschweißens von ultrahochfesten Aluminium-Silizium-beschichteten Stahlblechwerkstoffen für den Karosseriemischbau - Olfermann, Thomas Ernst Christian

Qualifizierung von PU-Klebstoffen für den Einsatz auf lackierten Oberflächen (semi-)struktureller und crashrelevanter Strukturen eines Automobils - Beck, Alexander