Verbindungstechnik von carbonfaserverstärkten Kunststoff-Halbzeugen in dynamischen Robotersystemen

In folgender Veröffentlichung wird eine Möglichkeit aufgezeigt, wie der zukunftsträchtige Werkstoff „Carbonfaserverstärkter Kunststoff“ (CFK) einfach und kostengünstig in hochdynamischen Robotersystemen zum Einsatz kommen kann. Hierbei ist es entscheidend, dass die aufwendige und kostenintensive Fertigung von einzelnen CFK-Bauteilen umgangen wird, ohne die herausragenden Werkstoffeigenschaften einzuschränken. Im Forschungsprojekt „Stabkinematik-Leichtbau-Roboter“ (SLR) werden dazu verschiedene Möglichkeiten erarbeitet, stattdessen auf standardmäßig angebotene Halbzeuge aus CFK zurückzugreifen. Ein zentrales Thema stellt dabei die Verbindungstechnik dar, die beim Fügen von CFK Halbzeugen (hier: Platten) erforderlich wird. Eine Vielfalt von Tests verschiedener Verbindungen zeigt, dass sich eine Fingerverzinkung für den betrachten Anwendungsfall am besten eignet. Daher werden zwei Varianten mit Fingerverzinkung genau analysiert, zum einen, eine mit Verschraubungen und, zum anderen, als Klebung. Die Ergebnisse der beiden Varianten zeigen ähnliche Festigkeitskennwerte, wobei die Klebung etwas höhere Werte aufweist. Demgegenüber ist die Schraubverbindung komfortabler zu montieren und bietet die Möglichkeit der Demontage

Neue Bauweisen in der Intralogistik durch Holzverbundwerkstoffe - Verbindungselemente für dynamische Belastungen

In der technischen Logistik bieten Bauweisen aus Holzverbundwerkstoffen, speziell aus schichtförmigen aufgebauten Halbzeugen (WVC – Wood-Veneer- Composites), eine Alternative zu Konstruktionen aus Metallwerkstoffen, vor allem aufgrund ihrer guten spezifischen mechanischen Eigenschaften sowie ihrer günstigen Korrosionseigenschaften. Benötigte Verbindungsmittel entstammen dabei dem Bau- oder Möbelsektor und sind vorrangig statischen Belastungen angepasst. Der Vortrag gibt einen kurzen Einblick in Bauweisen mit WVC und stellt dabei Forschungsergebnisse zu statischen und dynamischen Untersuchungen an prinzipiell geeigneten Verbindungselementen in den Vordergrund. Dabei wird vor allem auf holztypische Problemstellungen im Zusammenhang mit dynamischen Belastungen eingegangen. An Funktionsmustern werden mögliche Anwendungen in der Fördertechnik, speziell für den Stückguttransport, dargestellt

Silicon-organic hybrid electro-optic modulators for high-speed communication systems

SOH (silicon-organic hybrid) elektrooptische Modulatoren kombinieren Siliziumphotonik mit organischen elektro-optischen Materialien. Dieses Buch befasst sich mit Aspekten, die speziell für den Einsatz von SOH-Modulatoren in praktischen optischen Hochgeschwindigkeitskommunikationssystemen relevant sind, wie z. B. Aufbau- und Verbindungstechnik, Modellierung und die Implementierung effizienter Modulationsformate für IM/DD-Formate

Исследование влияния количества проходов и расфокусировки луча на контрастность при лазерной маркировке изделий из инструментальной стали

В статье приведена информация о влиянии расфокусировкилуча и числа повторяющихся проходов на контрастность получаемого изображения во время маркировки некоторой области изделий из углеродистых инструментальных сталей. Анализ результатов эксперимента показал, чтовыполнение одной двойной маркировки позволяет повысить скорость более чем в два раза. Приведены также результаты, направленные на определение влияниярасфокусировкипри применении двух волоконных лазеров, дано сравнение результатов двух лазеров, имеющих различные фокусные расстояния: над поверхностью плоскости обработки и ниже этой поверхности

Prüfungsordnung für den Master-Studiengang Maschinenbau an der Universität Paderborn : vom 10. August 2005

Fakultät für Maschinenba

Methods of Material and Surface Analysis for the Evaluation of Failure Modes for Electrical Connectors

The development of autonomous vehicles and the integration of new information and communication technologies are making the reliability of electrical systems and components in modern vehicles increasingly important. Electrical connectors are a crucial component in an electrical on-board system. They are exposed to a wide variety of influences by the environment and operating conditions. Thus, the degradation of electrical connectors can occur. Material and surface analysis methods are the tools used to analyze the degradation mechanisms in connectors after lifetime tests, as well as in field operations. Within the framework of this study, a wide variety of methods from the analytical scope are presented and discussed. The connector surfaces degraded by different failure mechanisms are analyzed using various material and surface analysis methods. The quality and the nature of the analyses results obtained from various analysis methods are compared. Also, this study deals with the benefits and limitations, as well as the effort and the specific challenges of different material and surface analytical methods for the evaluation of failure mechanisms from the point of view of a material and surface analyst

Der natürliche Polymerwerkstoff Holz als Alternative im modernen Kranbau

Aus der Geschichte sind Krananlagen unter der Verwendung von Holzwerkstoffen bekannt. Zu deren Einsatzzeit waren die verwendeten Werkstoffe mit den Holzwerkstoffen der heutigen Zeit in den Dimensionen und Eigenschaften nicht zu vergleichen. Das Zeitalter von Stahl und Aluminium hat den natürlichen Polymerwerkstoff in dem Gebiet größtenteils verdrängt. Durch Technologie- und Eigenschaftsverbesserungen sowie durch die positive Wirkung auf die Umwelt rücken die Holzwerkstoffe in den Fokus. Grundlegende Fragen zur technischen und wirtschaftlichen Vorteilhaftigkeit wurden untersucht. Ebenso wurde betrachtet, welche Kranarten prinzipiell realisiert werden können und welche Auslegungen bezügllich der Normen notwendig sind. Das Ziel und der Vorteil von dem Einsatz von Holzwerkstoffen sind u.a. die Möglichkeit zur Verringerung von bewegten Massen und die Verringerung der Belastung auf Gebäude oder Tragwerke.:1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Brückenkrane 2.2 Portalkran 2.3 Kabelkran 2.4 Drehkran 3 Zielsetzung 4 Stand der Technik 5 Schnittstelle Normung 6 Substitutionspotenzial 6.1 Allgemein 6.2 Erkenntnisse zu den Kranarten 6.3 Zusammenhang: Eigengewicht - Traglast - Aspektverhältnis bei Brückenträgern 6.4 Wettbewerbsfaktor Preis 7 Zusammenfassung 8 Förderhinwei

Entwicklung von Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten für das Bauwesen

Moderne architektonische Fassadengestaltungen und Ganzglaskonstruktionen fordern immer häufiger entmaterialisiert wirkende Ansichten mit maximaler Transparenz für eine edle Erscheinung und einen hohen Grad an natürlicher Belichtung. Damit gehen große Spannweiten einher. Diese führen zu stark dimensionierten Glasaufbauten und bringen hohes Eigengewicht in die Konstruktion ein. Die Verfügbarkeit von Dünnglas in bautechnisch relevanten Abmessungen ermöglicht neue gewichtssparende Konstruktionsprinzipien und innovative Materialkombinationen. Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten bestehen aus einem leichten transparenten Kunststoffkern mit außenliegenden kratzbeständigen und dauerhaften Deckschichten aus Dünnglas. Sie bieten eine hohe Steifigkeit, Dauerhaftigkeit und volle Transparenz bei geringem Eigengewicht. Die Aushärtung der Ausgangskomponenten des Kunststoffkerns erfolgt direkt zwischen den Deckschichten und erzeugt dadurch einen vollflächigen Verbund zwischen Glas und Kunststoff ohne zusätzliche Zwischenschichten. Im Bauwesen sind Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten bislang unbekannt. Es liegen weder ausreichend Kenntnisse zu den Material- und Verbundeigenschaften vor noch sind die Eigenschaften als Bauprodukt entsprechend den hohen strukturellen und sicherheitstechnischen Anforderungen sowie den Ansprüchen an die Dauerhaftigkeit und an die optischen Eigenschaften nachgewiesen. Darüber hinaus fehlen konkrete Verbindungskonzepte zur Integration in das Bauwesen, um das Leichtbaupotenzial für entmaterialisiert wirkende transparente Konstruktionen auszunutzen. Im Rahmen dieser Arbeit werden erstmals Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten als innovatives Leichtbauprodukt systematisch untersucht und in das Bauwesen eingeordnet. Experimentelle und numerische Untersuchungen charakterisieren die Material- und Verbundeigenschaften mit zwei, am Markt verfügbaren, Kunststoffkernmaterialien – Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polyurethan (PU), die jeweils für ein unterschiedliches Eigenschaftsspektrum stehen. Darüber hinaus wird zur Umsetzung maximaler Transparenz eine materialgerechte Verbindungstechnik entwickelt und deren mechanische Tragfähigkeiten charakterisiert. Zunächst werden in experimentellen Kleinteilprüfungen die thermophysikalischen und mechanischen Kennwerte der reinen Kunststoffkernmaterialien für die Beschreibung des Tragverhaltens im Verbund ermittelt. Anhand der Ergebnisse werden das PMMA als steifes, dauerhaftes, aber sprödes Material und das PU als vergleichsweise flexibles, zähes Material charakterisiert. Die experimentellen Untersuchungen zum Verbundverhalten fokussieren sich auf die Anforderungen für den Einsatz im Bauwesen. Eine numerische Strukturanalyse erweitert die Ergebnisse zum Tragverhalten und klärt offengebliebene Fragestellungen zum thermischen Ausdehnungsverhalten. Die Ergebnisse zeigen, dass mit Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten ein effizientes Tragverhalten und eine signifikante Gewichtsreduktion gegenüber herkömmlichem monolithischem Glas und Verbundglas erreicht wird. Anhand der spezifizierten Verbundeigenschaften werden resultierende Anwendungspotenziale entsprechend der Materialkombination abgeleitet. Die weiterführende Entwicklung einer tragfähig in den Kunststoffkern integrierten Verbindungstechnik bietet innovative Anbindungsmöglichkeiten für Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten im Strukturleichtbau. Die Funktionsweise wurde anhand eines Konstruktionsbeispiels auf der „glasstec 2022“ demonstriert. Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine strukturierte Kennwertsammlung zur erstmaligen ingenieurmäßigen Beschreibung des Material- und Verbundverhaltens von Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten mit zwei unterschiedlichen Kunststoffkernmaterialien. Die Materialkombination aus Dünnglas und PMMA-Kunststoffkern erzielt die größte Materialeffizienz für eine effektive Gewichtsreduktion und erfüllt die grundlegenden Anforderungen aus dem Bauwesen. Anhand der weiterführend entwickelten konstruktiven Verbindungstechnik wird ein breiter Anwendungsbereich erschlossen. Mit den Ergebnissen dieser Arbeit werden somit die Grundlagen für die Einführung als Bauprodukt und für eine gewichtssparende Konstruktionsweise zur Umsetzung maximaler Transparenz geschaffen.:1 Einleitung 2 Grundlagen 3 Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten 4 Materialcharakterisierung Kunststoffkern 5 Verbundverhalten 6 Numerische Strukturanalyse 7 Einordnung in das Bauwesen 8 Konstruktive Verbindungstechnik 9 Konstruktionsbeispiel und Empfehlungen 10 Zusammenfassung und Ausblick 11 LiteraturModern façade designs and all-glass construction are increasingly calling for dematerialisation and maximum transparency for a sophisticated appearance and a high degree of natural lighting. This is accompanied by large glass spans leading to increasing thickness of glass panels that introduce a high dead load into the supporting structure. The availability of thin glass in architecturally relevant dimensions permits new lightweight design principles and innovative material combinations. Innovative thin glass-plastic-composite panels consist of a lightweight and transparent polymeric interlayer core with scratch-resistant and durable cover layers of thin glass. They offer high stiffness, durability and full transparency at a low specific weight. The raw components of the polymer core are directly cured between the cover layers resulting in a chemical bond between glass and polymer over the entire surface without the need for additional interlayers. The thin glass-plastic-composite panels are currently unknown in the building industry. There is a lack of knowledge about the material and its composite behaviour. It has not been verified as a building product in accordance with the high structural and safety requirements as well as the requirements for durability and optical properties. In order to employ the lightweight design potential for dematerialised and transparent construction suitable for the building industry, there is a need for specific and material-appropriate connection techniques. In the context of this thesis, the novel thin glass-plastic-composite panels are systematically investigated in order to assess them as an innovative lightweight product. For the first time, they are classified in detail for application in the building industry. Material and composite properties using two different polymeric interlayer core materials – polymethyl methacrylate (PMMA) and polyurethane (PU) – are characterised by means of experimental and numerical investigations. Moreover, to achieve maximum transparency, a material-specific connection technique is developed and a wide range of mechanical load-bearing capacities are specified. First of all, the thermophysical and mechanical parameters of the pure polymer core materials are determined in experimental small part tests for the description of the composite load-bearing behaviour. The results identify the PMMA as a stiff, durable but brittle material and the PU as a fairly flexible, viscoelastic material. The investigations on the composite behaviour focus on the demands for use in the building industry and include experimental tests on the durability, the adhesion, the composite load-bearing behaviour as well as the response to hard and soft body impacts. A numerical analysis extends the results of experimental investigations on the structural load-bearing behaviour and examines the thermal expansion behaviour. The results indicate that the new material combination achieves a highly efficient structural load-bearing behaviour and a significant weight reduction compared to conventional monolithic and laminated glass. Application possibilities are derived based on the observed interlayer core material and composite characteristics. Further development of a connection technique as an integrated design into the polymeric interlayer core offers wide-ranging concepts of connecting thin glass-plastic-composite panels. Its functionality and practicability have been demonstrated in a construction prototype exhibited at “glasstec 2022” fair. The present work contains a well-structured material dataset to describe the material and composite behaviour of thin glass-plastic-composite panels comprehensively with two different polymeric interlayer core materials in engineering methodology. The material combination of thin glass and PMMA interlayer core achieves outstanding material efficiency with an effective weight reduction and fulfils the general requirements for application in building industry. A wide range of applications is facilitated thanks to the further development of a slim and integrated structural connection technique. The results of this work provide the framework for the introduction of a new lightweight building product with an innovative structural design to realise maximum transparency of façades and all-glass structures.:1 Einleitung 2 Grundlagen 3 Dünnglas-Kunststoff-Hybridplatten 4 Materialcharakterisierung Kunststoffkern 5 Verbundverhalten 6 Numerische Strukturanalyse 7 Einordnung in das Bauwesen 8 Konstruktive Verbindungstechnik 9 Konstruktionsbeispiel und Empfehlungen 10 Zusammenfassung und Ausblick 11 Literatu