@phdthesis{50530, abstract = {{Die Extrusion stellt das mengenmäßig dominante Verarbeitungsverfahren für thermoplastische Kunststoffe dar. Daher gibt es starke Bestrebungen in diesem Bereich hin zu einer höheren Wirtschaftlichkeit, welche beispielsweise durch höheren Massedurchsatz bei gleichbleibender Maschinengröße erreicht werden kann, oder aber auch im Hinblick auf eine Kreislaufwirtschaft die Bestrebung hin zu einer materialschonenden Verarbeitung. Beide Bestrebungen erfordern spezielle Schneckenkonzepte. Hierunter fallenWave- Schnecken, welche in beiden Bereichen ein vorteilhaftes Prozessverhalten aufzeigen sollen. Die Auslegung von Wave-Schnecken erfordert jedoch ein stärkeres Verständnis über das geometrieabhängige Prozessverhalten in der Extrusion. Im Rahmen der Dissertation werden zwei Themengebiete angegangen. Das erste Thema ist die Herleitung einer Methode zur Charakterisierung des Abbauverhaltens von Thermoplasten sowie die Nutzung der Charakterisierung als Vorhersagemodell. Das zweite Thema behandelt die Auslegung von Wave-Schnecken basierend auf numerischen Simulationen samt Validierung anhand von sieben Energy-Transfer-Schnecken im Vergleich zu drei konventionellen Schnecken. Hierbei werden unter anderem der Materialabbau, die thermische und die stoffliche Homogenität betrachtet, um ein umfassendes Bild über das Prozessverhalten der Schnecken zu schaffen. Die vorgestellten Untersuchungen dienen schlussendlich zu einer Bestätigung des vorteilhaften Prozessverhaltens von Wave-Schnecken.}}, author = {{Schall, Christoph Wilhelm Theodor}}, isbn = {{978-3-8440-9334-6}}, pages = {{224}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Materialschonende Verarbeitung von Thermoplasten auf Wave-Schnecken}}}, volume = {{Band 2/2024}}, year = {{2024}}, } @phdthesis{49509, abstract = {{Bei der Auslegung von Einschnecken-Plastifizierextrudern mit genutetem Einzug sind Simulationen ein gängiges Mittel, um zeit-, ressourcen- und kostenintensive experimentelle Untersuchungen einzusparen. Bestehende mathematisch-physi-kalische Berechnungsmodelle auf Basis analytischer Gleichungen weisen jedoch einige Annahmen und Vereinfachungen auf, die die Qualität der rechnerischen Vorhersage reduzieren können. Diese Arbeit liefert daher einen Beitrag, indem analytische Modelle zur Berechnung des Druck-Durchsatz-Verhaltens und der Antriebsleistung in genuteten Einzugszonen mithilfe von numerischen Simulatio-nen basierend auf der Diskrete-Elemente-Methode (DEM) überprüft werden. Es wird gezeigt, dass die Annahme eines gegendruckunabhängigen Durchsatzver-haltens sowie die Unterscheidung in form- und reibschlüssige Förderfälle ge-rechtfertigt ist. Die Annahme einer Blockströmung ist oft nicht gerechtfertigt, auch wenn dies nicht notwendigerweise zu Abweichungen in der Durchsatzberech-nung führt. Für die analytische Durchsatz- und Leistungsberechnung werden re-gressionsbasierte Korrekturfaktoren eingeführt, die die Vorhersagegenauigkeit steigern. Weiterführende Untersuchungen zeigen, unter welchen Bedingungen und mit welchen Maßnahmen sich der Durchsatz von genuteten Einzugszonen steigern lässt. Schließlich wird eine Methode zur Kalibrierung von DEM-Simula-tionen vorgestellt, mit welcher sich die Abbildungsgenauigkeit des tribologischen Verhaltens des Schüttguts erhöhen lässt.}}, author = {{Brüning, Florian}}, isbn = {{978-3-8440-9181-6}}, pages = {{101}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Modellierung der Feststoffförderung im Einzug von Nutbuchsenextrudern mit Hilfe von DEM-Simulationen}}}, volume = {{Band 1/2023}}, year = {{2023}}, } @phdthesis{24770, abstract = {{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.}}, author = {{Schumacher, Christian}}, isbn = {{978-3-8440-7925-8}}, pages = {{262}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Erarbeitung eines methodischen Vorgehens zur merkmalspezifischen Charakterisierung der Verarbeitungseignung von nicht verstärkten und faserverstärkten Kunststoffen im Fused Deposition Modeling am Beispiel von Polyamid 6}}}, volume = {{24}}, year = {{2021}}, } @phdthesis{24771, abstract = {{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. }}, author = {{Knoop, Frederick}}, isbn = {{978-3-8440-7342-3}}, pages = {{202}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Untersuchung der mechanischen und geometrischen Eigenschaften von Bauteilen hergestellt im Fused Deposition Modeling Verfahren}}}, volume = {{18}}, year = {{2020}}, } @phdthesis{24773, abstract = {{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.}}, author = {{Fischer, Matthias}}, isbn = {{978-3-8440-7281-5}}, pages = {{150}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Oberflächennachbehandlung beim Fused Deposition Modeling – Analyse der Oberflächenstruktur und mechanischer Kennwerte}}}, volume = {{17}}, year = {{2020}}, } @phdthesis{24774, abstract = {{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.}}, author = {{Kloke, Agnes}}, isbn = {{978-3-8440-4489-8}}, pages = {{172}}, publisher = {{Shaker Verlag}}, title = {{{Untersuchung der Werkstoff-, Prozess- und Bauteileigenschaften beim Fused Deposition Modeling Verfahren}}}, volume = {{4}}, year = {{2016}}, }