Beim Konstruieren von Bauteilen werden fertigungstechnische Anforderungen berücksichtigt. Aus Sicht der Fertigungsplanung sind die manuell modellierten Geometrien dafür jedoch oftmals nicht optimal gestaltet. Wir präsentieren einen auf lernenden Algorithmen basierenden Ansatz, um die Entscheidungen in der CAD-Modellierung hinsichtlich der Fertigbarkeit zu verbessern. Basierend auf der automatisierten geschätzten Produktionsplanung werden Informationen über die Auswirkungen der Bauteilgeometrie und ihrer Veränderung bereitgestellt. Es wurde eine Studie über das Verständnis der Konstruierenden sowie über das Potenzial einer visuellen Assistenz in der CAD-Modellierung durchgeführt. Die Anforderungen an eine Benutzeroberfläche eines Support-Systems wurden identifiziert. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für die weitere Forschung und Entwicklung zur Nutzungs-Interaktion mit datengesteuerter Entscheidungsunterstützung bei der CAD-Modellierung.

Das Bedienpersonal von Verarbeitungsmaschinen ist mit Aufgaben des komplexen Problemlösens konfrontiert. Sie müssen beispielsweise auftretende Störungen im Prozessablauf beheben und auf Schwankungen der verarbeiteten Güter reagieren. Dafür benötigen sie insbesondere tiefgehendes Wissen zur Maschine und den Zusammenhängen des Verarbeitungsprozesses. Der zunehmende Fachkräftemangel in konsumgüterproduzierenden Unternehmen führt jedoch zu einem Wissensmangel in der Belegschaft. Es wird ein Schulungssystem für Bedienpersonal präsentiert, welches dieses Defizit adressiert, indem es unter Nutzung von Virtueller Realität Wissen zu Prozesszusammenhängen, unabhängig von der realen Produktion, vermittelt. Die Kopplung eines virtuellen Maschinenabbilds mit einem semantischen Modell des Prozesses ermöglicht es, dass sich die explorative Manipulation von Maschinenparametern durch den Lernenden realitätsgetreu auf die Visualisierung und die Animation des Prozessablaufs sowie die Produktqualität auswirkt. Neben diesem System, seiner Konzeption und demonstrativen Umsetzung für eine Modellanlage für das Thermoformen von Kunststoff, wird auch das methodische Vorgehen zur Erstellung des inkludierten semantischen Prozessmodells, das Wissen zu qualitativen Zusammenhängen des Thermoformprozesses und Vokabular zur Modellierung dieser enthält, vorgestellt und diskutiert.

Die Vermittlung von Wissenschaft an eine breite Öffentlichkeit entwickelt sich weg vom traditionellen Top-Down-Modell hin zu dialogorientierten Methoden und Formaten. Aktuelle Ansätze innerhalb der Wissenschaftskommunikation berücksichtigen den Medien- und Gesellschaftswandel und legen ihren Fokus auf die Untersuchung der Beteiligten, Medien, Interaktionen und Rezeption. Diese Designstudie untersucht Ansätze zur Integration von Produkterfahrung und Design in die Entwicklung interaktiver Wissenschaftsexponate, die eine breite Öffentlichkeit adressieren sollen. Basierend auf einer Fallstudie wurden neun verschiedene Wissenschaftsexponate als Prototypen realisiert und unter Einbeziehung der Öffentlichkeit getestet, wobei sich multisensorische und interaktive Ansätze als besonders wirksam erwiesen. Die Einbeziehung von Produkterfahrung und Design in die Entwicklung interaktiver Exponate ist ein vielversprechender Ansatz, der das Potenzial hat, den Dialog zwischen Wissenschaft und Gesellschaft zu fördern und unterschiedliche Zielgruppen frühzeitig in die Kommunikation einzubeziehen.

L'objectif de ce travail est la simulation par éléments finis de la déchirure ductile des tôles minces en alliage d'aluminium 2024. La méthode est basée sur l'approche locale de la rupture. Les observations métallographiques indiquent deux mécanismes de rupture. Si la pression hydrostatique est élevée, la rupture intervient par striction interne. Dans le cas contraire, la rupture intervient par localisation de la déformation en bande à 45 degrés. Dans les éprouvettes de fissuration Kahn et M(T), les mécanismes de rupture sont identiques. Les simulations sont basées sur une extension du modèle de Rousselier incluant une représentation de l'anisotropie plastique et de la germination de porosités.<br />Un nouveau critère de plasticité anisotrope est spécifiquement développé. Il s'agit d'une extension du critère de Karafillis et Boyce (1993). Le modèle est appliqué à deux nuances dont la teneur en particules intermétalliques est différente. Les paramètres sont ajustés sur de petites éprouvettes pour le matériau à haute pureté. La transférabilité est vérifiée sur les grands panneaux M(T). Le transfert vers le matériau ayant la plus forte teneur en particules intermétalliques est fait en modifiant la taille de maille dans le même rapport que l'espacement inter-particules. Le modèle est utilisé comme un outil numérique afin d'étudier les effets de la loi d'écrouissage, d'une pré-traction ou de l'anisotropie plastique sur la résistance à la propagation de fissure. Il est alors possible de proposer des voies d'amélioration du matériau.

Les couches de conversion actuellement utilisées dans l'industrie aéronautique, pour protéger le métal de la corrosion et favoriser l'adhérence de la peinture, contiennent du chrome hexavalent, composé toxique et cancérigène dont l'utilisation va prochainement être interdite par la réglementation européenne REACh. L'une des pistes envisagée pour remplacer ces couches chromatées est l'utilisation de couches de conversion TCP (Trivalent Chromium Protection). Ces travaux portent sur l'étude des couches de TCP et s'attachent à caractériser chaque étape du traitement de surface industriel, incluant les étapes de prétraitement et de post-traitement. Des techniques d'analyse de surface (XPS, ToF-SIMS, AFM, MEB et PM-IRRAS) ont été utilisées pour analyser la composition chimique et la morphologie de la surface après chaque étape du traitement. Cette étude a été réalisée sur un alliage d'aluminium AA 2024-T3, très utilisé en aéronautique pour ses propriétés mécanique, mais présentant une faible résistance à la corrosion. Les résultats obtenus ont notamment mis en évidence que la couche de TCP se forme sur toute la surface de l'alliage (composés intermétalliques et cavités), et ont permis de comprendre comment le post-traitement permet d'améliorer la résistance à la corrosion de la couche de TCP. Ces travaux s'intéressent également à des couches de conversion sans chrome, à base de zirconium, étudiées ici pour servir de point de départ au développement d'une conversion sans chrome qui respecterait les exigences de résistance à la corrosion. / Conversion coatings are used in aerospace industry to protect the metal from corrosion and to promote paint adhesion. Currently, chromate conversion coatings are used, but chromate is toxic and carcinogenic and its use will be forbidden by the European REACh regulation. TCP (Trivalent Chromium Protection) conversion coatings, are considered as a promising alternative to replace chromate conversion coating. This work focuses on the characterisation of the TCP layer and considers each step of the industrial surface treatment, including pre-treatment and post-treatment steps. Surface analytical techniques (XPS, ToF-SIMS, AFM, SEM and PM-IRRAS) were used to analyse the chemical composition and morphology of the surface after each step in the process. This work was done on an aluminium alloy AA 2024-T3, commonly used in the aerospace industry for its good mechanical properties, but poorly resistant to corrosion. The results obtained demonstrate, among other things, that the TCP layer totally covers the surface (intermetallic compounds and cavities) and enable to understand how the post-treatment can improve the corrosion resistance of the TCP coating. This work also focuses on conversion coating based on zirconium, which are studied here to be used as a starting point to develop a new conversion coating without chromium, meeting the corrosion resistance requirement.

Aluminum alloys have been used for decades in aircraft as they offer a wide range of properties explicitly developed to provide a set of characteristics adapted to structural and non-structural components. However, aircraft components inevitably undergo degradation during service due to their extensive use and exposure to harsh environments. Typical repair methods are either not efficient for large scale repairs due to their low material growth rate, not suitable for field repair or involve the use of high process temperatures. The present research aims at evaluating the cold gas dynamic spray (CGDS) as a potential repair technology to restore Al7075-T6 nose landing gear steering actuator threads found on the Boeing 757 aircraft. Moreover, it studies the suitability of using cold spray to deposit Al2024 material. The influence of process parameters and substrate surface preparation on the material deposition efficiency and resulting microstructural and mechanical repair properties is also evaluated.

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In this work, the mechanism of the corrosion behavior of laser-treated aluminum is studied. Two different laser techniques are used to fabricate the samples, direct laser interference patterning (DLIP) and direct laser writing (DLW), using nanosecond laser sources. The DLIP treatment uses a two-beam optical configuration producing line-like periodic structures. The DLW technique is employed to produce non-periodic structures on the Al-surface with the same cumulated fluences as in DLIP. The surface topography is analyzed by confocal microscopy, and the formation of oxide layers is investigated by scanning electron microscopy of cross-sections produced using a focused ion beam. Wetting measurements performed on the laser-treated samples exhibit a contrasting behavior, leading to either superhydrophobic or superhydrophilic states. In the case of the DLIP treatment, the static water contact angle is increased from 81° up to 158°, while for DLW, it decreases to 3°. Electrochemical tests demonstrate a decreased corrosion rate after laser treatment. Additionally, findings indicate no correlation between wettability and corrosion reduction. Therefore, the improvement in corrosion resistance is mainly attributed to the oxide layer formed by laser treatment. Although similar corrosion rates are achieved for both treatments, surfaces produced with DLIP can be beneficial when additional surface properties are required.