Optimization of Strut Diameters in Lattice Structures

Additive manufactured lattice structures show a high potential for lightweight design. Currently, these structures have a periodical build-up, which leads to disadvantageous stress states. On the one hand, unfavorable bending loads on the single struts appear. This can be avoided by an adaption of the course of the structure to the main stress directions inside the part. On the other hand, different stress values are appearing inside the single struts. Therefore, a procedure for the optimization of the struts diameters is presented. Thus, it becomes possible to achieve equal stresses in the whole structure and gain a better lightweight performance.Mechanical Engineerin

Zur kritischen Analyse arbeitsökonomischer Fragen als Grundlage der Politik der Gleichbehandlung von Frauen und Männern am Arbeitsmarkt der Europäischen Union

Die arbeitsökonomische Methodologie wurde seit den 60er Jahren in den Vereinigten Staaten im Zusammenhang mit der Frage des ökonomischen Nachweises der Verletzung der allgemeinen Bürgerrechte des Einzelnen durch Diskriminierung im Erwerbsleben entwickelt. Den politischen und institutionellen Voraussetzungen in den Vereinigten Staaten entsprechend, konzentriert sich die Bekämpfung der Diskriminierung im Erwerbsleben in den USA auf die einzelnen Unternehmen. Die Politik zur Durchsetzung von Gleichbehandlung und Chancengleichheit im Erwerbsleben der EG gründet sich auf einen umfassenden Ansatz. Neben der rechtlichen Regelung der Gleichbehandlung im Erwerbsleben, die einen hohen Stellenwert genießt, ist die Gleichstellung der Geschlechter auch als zentrales politisches Ziel der EG im Gründungsvertrag verankert. Darüber hinaus werden den alten Mitgliedsstaaten der EG die Löhne und die Arbeitsbedingungen überwiegend auf überbetrieblicher Ebene - meist durch sozialpartnerschaftliche Einrichtungen - geregelt. Die Gleichbehandlung und Chancengleichheit in der EG muss daher nicht zuletzt im Rahmen dieser Institutionen sichergestellt werden. Um trotz des heterogenen Charakters der sozialen und institutionellen Vorraussetzungen in den Mitgliedsstaaten und trotz der beschränkten Kompetenzen der EG selbst auf sozialpolitischem Gebiet eine tendenzielle Vereinheitlichung der Sozial- und Wirtschaftspolitik zu erreichen, konzentrieren sich die Maßnahmen der EG auf die Festlegung von gemeinsamen Zielen und die Überwachung und Dokumentation der bei ihrer Umsetzung gemachten Fortschritte in den einzelnen Mitgliedsstaaten. Der Verpflichtung, das Ziel der Gleichstellung von Männern und Frauen im Rahmen aller gesetzten Schritte und Maßnahmen zu fördern, kommt die EG durch Expertisen zur Beurteilung, nicht nur der Fortschritte der Mitgliedsstaaten bei der Umsetzung der vereinbarten Ziele, sondern vor allem auch durch eine kritische Überprüfung der verwendeten Maßzahlen und der statistischen und arbeitsökonomischen Grundlagen diesen Gegenstand behandelnder Studien, nach. Im ersten Kapitel werden die grundlegenden Bestimmungsfaktoren der ökonomischen Schlechterstellung der Frau am Arbeitsmarkt in der EG und ihre kritische Beurteilung und Interpretation anhand der im Rahmen der Europäischen Beschäftigungsstrategie verwendeten Indikatoren zur Überwachung des Fortschrittes bei der Gleichstellung der Geschlechter am Arbeitsmarkt behandelt. Im zweiten Kapitel werden die beiden wichtigsten Verfahren zur Analyse der Bestandteile des Lohnunterschiedes zwischen den Geschlechtern, zentrale Fragen ihrer kritischen Interpretation, die damit gewonnenen Hauptergebnisse und die Schlussfolgerungen für die Gleichbehandlungspolitik EG behandelt. Hauptergebnis der kritischen Besprechung des methodologischen Instrumentariums zur Analyse des Lohnunterschiedes zwischen den Geschlechtern ist, dass ihre theoretische Grundlage, die Humankapitaltheorie, den Lohnunterschied auf Unterschiede zwischen persönlichen, produktivitätsrelevanten Eigenschaften der Beschäftigten, insbesondere der Arbeitserfahrung und der Bildung, zurückführt. In den letzten 30 Jahren ist aber die Erwerbsbeteiligung der Frau in bedeutendem Maße angestiegen und damit auch die Arbeitserfahrung der Frauen. In Bezug auf das Bildungsniveau haben die Frauen in der EG die Männer sogar überholt. Dennoch ist der Lohnunterschied zwischen den Geschlechtern immer noch bedeutend. Neuere Untersuchungen auf der Grundlage einer weiterentwickelten oder neu entwickelten Methodologie zeigen, dass als bestimmende Faktoren des Lohnunterschiedes die berufsmäßige Segregation und die Lohnstruktur in den Vordergrund getreten sind. Zieht man die drei grundlegenden Bestimmungsfaktoren der Ungleichheit von Männern und Frauen am Arbeitsmarkt, die Unterschiede bei der Erwerbsbeteiligung, die Segregation und der Lohnunterschied zwischen den Geschlechtern in Betracht, so zeigt sich, zunächst, dass nur bei der Erwerbsbeteiligung der Frau in den letzten 10 Jahren deutliche Fortschritte in Richtung Gleichstellung der Geschlechter in der EU erzielt worden sind. Es ist aber gezeigt worden, dass der Anstieg der Erwerbsbeteiligung der Frau von einem niedrigen Niveau aus unmittelbar sowohl zu einer Erhöhung der Segregation als auch zu einer Erhöhung des Lohnunterschiedes zwischen den Geschlechtern führt. Daran zeigt sich erstens die grundlegende Bedeutung der Schaffung der Voraussetzungen für eine Erhöhung der Erwerbsbeteiligung der Frau für die Gleichstellung der Geschlechter im Erwerbsleben. Zweitens verdeutlichen diese Ergebnisse die Bedeutung der Interdependenzen der verschiedenen Bestimmungsfaktoren für die Beurteilung der Fortschritte bei der Gleichstellung der Geschlechter am Arbeitsmarkt. Wirksame Maßnahmen zur Verringerung des Lohnunterschiedes zwischen den Geschlechtern sollten sich, neben der Erhöhung der Erwerbsbeteiligung der Frau, auch auf die Lohnpolitik, die den Systemen der Lohnfestsetzung geschuldeten Ungleichheiten und die allgemeine Lohnungleichheit, richten. Für die Verringerung des Lohnunterschiedes zwischen den Geschlechtern, die Teil der Europäischen Beschäftigungsstrategie ist, wurden keine konkreten Ziele und kein Zeitrahmen festgelegt. Da auf diesem Gebiet in den letzten zehn Jahren offenbar kein Fortschritt erzielt wurde, wir die Festlegung von konkreten Zielen auf EG-Ebene empfohlen

Strategies for functionally graded lattice structures derived using topology optimisation for additive manufacturing

A number of strategies that enable lattice structures to be derived from Topology Optimisation (TO) results suitable for Additive Manufacturing (AM) are presented. The proposed strategies are evaluated for mechanical performance and assessed for AM specific design related manufacturing considerations. From a manufacturing stand-point, support structure requirement decreases with increased extent of latticing, whereas the design-to-manufacture discrepancies and the processing efforts, both in terms of memory requirements and time, increase. Results from Finite Element (FE) analysis for the two loading scenarios considered: intended loading, and variability in loading, provide insight into the solution optimality and robustness of the design strategies. Lattice strategies that capitalised on TO results were found to be considerably (∼40-50%) superior in terms of specific stiffness when compared to the structures where this was not the case. The Graded strategy was found to be the most desirable from both the design and manufacturing perspective. The presented pros-and-cons for the various proposed design strategies aim to provide insight into their suitability in meeting the challenges faced by the AM design community

Geant4 Simulation eines Teleskops zur Bestimmung der Reichweite zum Einsatz als Kalorimeter bei MedAustron

Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersIon beam therapy with its advantageous property to selectively irradiate tu-mours, while sparing healthy tissue, has become an increasingly used method forcancer treatment in many facilities around the globe. For accurate dose delivery,the computer-assisted treatment planning process is an essential part requiringappropriate imaging of the tumour region and the surrounding structures.The current standard in radiation therapy is the use of computed tomography(CT) images with photons by means of Hounsfield units (HUs), which is essen-tially a normalisation of linear attenuation coefficients to the one of water. Inconventional radiation therapy with photons, the acquired HUs have to be trans-lated into electron densities, which can be done with high accuracy. In ion beamtherapy, however, stopping power values (energy deposition per unit length) ofprotons and heavier ions are required and currently have to be determined fromHUs obtained from photon based CT imaging. Due to the different interactionmechanisms for photons and protons, this procedure entails range uncertainties,resulting in unwanted dose deposition outside of the tumour region, since largermargins around the tumour are necessary to account for this uncertainty.Imaging with protons can overcome these uncertainties. It is based on thedetermination of the particle’s entry and exit points using a tracking telescopeand its residual energy with a calorimeter. From these data, and an estimateof the most likely proton path in the object, the required stopping power forthe treatment planning can be obtained. By directly measuring the stoppingpower with the same particle as used in therapy, safety margins resulting fromrange uncertainties can be reduced, thus leading to less deposited dose in healthytissue.The objective of this master thesis will be to establish a Geant4 model of anavailable range telescope, which is planned to be used as calorimeter in upcomingbeam times for the ongoing effort to establish proton computed tomography1(pCT) at MedAustron. This range telescope consists of one part for stoppingthe ions with 48 individually read out plastic scintillator plates with ≈ 3 mmthickness. Additionally, a gas electron multiplier (GEM) part is used to obtainspatial and angular information of ions entering the range telescope.The simulated data will be analysed using the ROOT framework and theobtained results will be used for planning first measurements with the rangetelescope in the MedAustron proton beam later this year. If the planned testmeasurements can be performed during the course of this work, then the simu-lated data will be compared to measured data.8

Investigation of the capability of flux of force oriented lattice structures for lightweight design: Presented at the 2nd WGP Conference, Berlin, Germany, June 27-28, 2012

Production technologies often turn out to be a limiting factor for the geometrical freedom in part design. By the use of Additive Layer Manufacturing processes, the existing restrictions can be negotiated due to their generative character. To exploit their whole capabilities, new approaches in part design have to be applied. One of these numerous possibilities is mesoscopic lightweight design, like for example by the use of lattice structures instead of massive material accumulations. Currently, these structures have a periodic build-up, which leads to unfavourable stress states like bending loads in the single strut elements. By an adaption of the course of the structure to the flux of force inside a part, predominantly push and pull forces appear inside the struts, which is very positive for the structures lightweight performance. To prove the capability of this optimization approach, Finite-Element-Analyses have been executed for periodic and for flux of force adapted lattice structures. Thus, the great potential of this optimization method has been shown

Verfahren zum Ausbilden eines Triebelements und Triebelement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbilden eines Triebelements, insbesondere eines Zahnrades für ein Zahnradgetriebe, das nach den Prinzipien des Leichtbaus und kraftflussgerecht unter Verwendung eines additiven Fertigungsverfahrens und/oder eines substraktiven Fertigungsverfahrens ausgebildet wird, wobei das Triebelement wenigstens Abschnittsweise ein gewichtsreduziertes Tragwerk aus Streben und Aussparungen aus einem thermisch belastbaren Material aufweist, sowie das Triebelement an sich und eine Getriebe, insbesondere ein Zahnradgetriebe, in dem das Triebelement verwendet wird