In der vorliegenden Arbeit werden Holzwerkstoffe im statischen Biegeversuch und im Schlagbiegeversuch vergleichend geprüft. Ausgewählte Holzwerkstoffe werden thermisch geschädigt, zudem wird eine relevante Kerbgeometrie geprüft. Ziel der Untersuchungen ist die Eignung verschiedenartiger Werkstoffe für den Einsatz in sicherheitsrelevanten Anwendungen mit Schlagbelastungen zu prüfen. Hierzu werden zunächst die Grundlagen der instrumentierten Schlagprüfung und der Holzwerkstoffe erarbeitet. Der Stand der Technik wird dargelegt und bereits durchgeführte Studien werden analysiert. Darauf aufbauend wird eine eigene Prüfeinrichtung zur zeitlich hoch aufgelösten Kraft-Beschleunigungs-Messung beim Schlagversuch entwickelt. Diese wird anhand verschiedener Methoden auf ihre Eignung und die Messwerte auf Plausibilität geprüft. Darüber hinaus wird ein statistisches Verfahren zur Überprüfung auf ausreichende Stichprobengröße entwickelt und auf die durchgeführten Messungen angewendet. Anhand der unter statischer und schlagartiger Biegebeanspruchung ermittelten charakteristischen Größen, wird ein Klassenmodell zum Werkstoffvergleich und zur Werkstoffauswahl vorgeschlagen. Dieses umfasst integral die mechanische Leistungsfähigkeit der geprüften Holzwerkstoffe und ist für weitere Holzwerkstoffe anwendbar. Abschließend wird, aufbauend auf den gewonnenen Erkenntnissen, ein Konzept für die Bauteilprüfung unter Schlagbelastung für weiterführende Untersuchungen vorgeschlagen. / In the present work wood-based materials are compared under static bending load and impact bending load. Several thermal stress conditions are applied to selected materials, furthermore one relevant notch geometry is tested. The objective of these tests is to investigate the suitability of distinct wood materials for security relevant applications with the occurrence of impact loads. For this purpose the basics of instrumented impact testing and wood-based materials are acquired. The state of the technology and a comprehensive analysis of original studies are subsequently presented. On this basis an own impact pendulum was developed to allow force-acceleration measurement with high sample rates. The apparatus is validated by several methods and the achieved signals are tested for plausibility. A general approach of testing for adequate sample size is implemented and applied to the tested samples. Based on the characteristic values of the static bending and impact bending tests a classification model for material selection and comparison is proposed. The classification model is an integral approach for mechanical performance assessment of wood-based materials. In conclusion a method for impact testing of components (in future studies) is introduced.

The production of raw materials through mining projects is nowadays very challenging, mainly due to the rapid progress in the industrial and technological fields. On the one hand, they have to fulfill industries' requirements in their demand for materials while making a profit based on the current technologies. On the other hand, they should consider all other limitations, primarily environmental and social challenges that are confronting. The transportation system in any mining project is one of the most significant parts, especially in the technical and economic issues. It must transfer the planned volume of ore/waste that the whole stream of the mining process would not be interrupted and, it can cover the technical challenges and the costs imposed on the project. Additionally, it should be designed and selected to have the lowest environmental impact and the highest safety during the operation. Accordingly, a transportation system selection process that considers all these factors is one of the challenging issues in any mining project. Although the Truck-Shovel system is known as the conventional transportation in open-pit mines, which is preferable because of the low capital cost and high flexibility, it still imposes a high rate of operating costs, safety issues as well as environmental footprints. In-Pit Crushing and Conveying (IPCC) systems are the alternative transportation systems for the Truck-Shovel systems, in which the material is crushed inside the mine’s pit limit and transferred into the outside through conveyor belts. Although these systems are not new, they are mostly neglected as a transportation option basically due to the high capital cost and low flexibility. On the contrary, they can offer more environmentally friendly and safer working areas and a lower operating cost. According to these facts, each transportation system is preferable in a couple of technical, economic, environmental, safety, and social issues. Accordingly, in each circumstance, one or more of these systems can be used in the mining project. However, there is not yet a way or tool that investigates the transportation system selection along with the mine life that takes into account all of these factors. To fill this gap, this project aims to define a model to introduce all these elements while it is interactively connected throughout the mine life. For this and as the first step, the system dynamics modeling is defined and used to build the model for all the technical, economic, environmental, safety, and social factors. As an output of this step, software entitled “TEcESaS Indexes” is designed and produced through Venapp that makes working with the model comfortable. As the second step, a selection method based on the Analytical Hierarchy Process (AHP) is performed that the transportation system selection regarding all the mentioned factors can be made. As the output in this step, the “Sustainability Index” software programmed in the Java language is developed. Considering a hypothetical copper open-pit mine as the case study and implementing the designed software, the results show although the Truck-Shovel system should be used in the first two years of the project (2016 and 2017) in the single expert and deterministic mode, the Fully Mobile In-Pit Crushing and Conveying (FMIPCC) system shows the highest sustainability index among other transportation systems from 2018 until the end of the mine life. While in the group decision making and deterministic simulation, the Truck-Shovel system should be utilized from 2016 to 2020. Additionally, in the group decision making and stochastic mode, the FMIPCC is the selected transportation system with the highest sustainability index probability.

Auf der Grundlage technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Kriterien werden drei Prototypen unterschiedlicher Anwendungen in Holz- und Metallbauweise untersucht und deren Unterschiede bewertet. / Based on technical, economic and ecological criteria, three prototypes of different applications in wood and metal construction are examined and their differences are evaluated.

The sectional beam is the essential detail of an overhead conveyor. The construction element is stressed by time-varying mechanical and tribological loads. Here, we discuss the influence of the manufacturing process on the mechanical properties and the serviceability of the extruded profile in a selected application. The development of existing formulas and processing parameters are shown with the objective to expand the material application from WPC-decking to use in mechanical engineering. / Das Tragprofil ist das zentrale Element in einem Hängefördersystem. Das Bauteil wird durch zeitlich veränderliche mechanische und tribologische Lasten beansprucht. Nachfolgend wird der Einfluss des Herstellungsprozesses auf die mechanischen Eigenschaften und die Gebrauchsfähigkeit eines extrudierten Trag- und Gleitprofils aus WPC im gewählten Anwendungsfall vorgestellt. Die notwendige Weiterentwicklung bestehender Rezepturen und Verarbeitungsverfahren wird aufgezeigt, um den Anwendungsbereich des Werkstoffes WPC vom Bereich Terassendielen auf den Maschinenbau zu erweitern.

As ore grades decline, waste rock to ore ratios increase and mines become progressively deeper mining operations face challenges in more complex scenarios. Today´s predominant means of material transport in hard-rock surface mines are conventional mining trucks however despite rationalisation efforts material transportation cost increased significantly over the last decades and currently reach up to 60% of overall mining. Thus, considerations and efforts to reduce overall mining costs, promise highest success when focusing on the development of more economic material transport methods. Semi-mobile in-pit crusher and conveyor (SMIPCC) systems represent a viable, safer and less fossil fuel dependent alternative however its viability is still highly argued as inadequate methods for the long term projection of system capacity leads to high uncertainty and consequently higher risk. Therefore, the objective of this thesis is to develop a structured method for the determination of In-pit crusher and conveyor SMIPCC system that incorporates the random behaviour of system elements and their interaction. The method is based on a structured time usage model specific to SMIPCC system supported by a stochastic simulation. The developed method is used in a case study based on a hypothetical mine environment to analyse the system behaviour with regards to time usage model component, system capacity, and cost as a function of truck quantity and stockpile capacity. Furthermore, a comparison between a conventional truck & shovel system and SMIPCC system is provided. Results show that the capacity of a SMIPCC system reaches an optimum in terms of cost per tonne, which is 24% (22 cents per tonne) lower than a truck and shovel system. In addition, the developed method is found to be effective in providing a significantly higher level of information, which can be used in the mining industry to accurately project the economic viability of implementing a SMIPCC system.

Fördersysteme mit thermoplastischen Kunststoffketten gehören zu den wichtigsten intralogistischen Transportsystemen in Produktions- und Distributionseinrichtungen. Die spezifischen Materialeigenschaften ermöglichen dabei eine enorme Gestaltungsvielfalt sowie einen energieeffizienten und in der Regel schmierungsfreien Betrieb. Bei der Gestaltung der Ketten sowie der Förderanlagen erfährt die Verbesserung der Ressourcen- und Umwelteffizienz zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks zunehmende Bedeutung. Dabei werden mithilfe von Ökobilanzen alle relevanten Prozesse bei der Herstellung, dem Betrieb sowie der End-of-Life Phase der Anlagen bewertet. Ökologische Nachhaltigkeit beginnt demnach bereits in der Designphase der Ketten, in der u. a. wesentliche Voraussetzungen für die Verwendung von Rezyklaten oder ein späteres stoffliches Recycling gelegt werden. Nach einer möglichst langen, verschleißarmen Betriebsphase mit geringem Stromverbrauch wird die stoffliche Wiederaufbereitung der Förderketten angestrebt. Aktuelle Untersuchungen zeigen am Beispiel von POM-Ketten die damit verbundenen Herausforderungen hinsichtlich Degradation und Verunreinigung, aber auch die Möglichkeiten von Post-Consumer-Rezyklaten zur Herstellung neuer Förderketten im Sinne einer Kreislaufwirtschaft.

Die Inhalte der Arbeit umfassen die Analyse verwendeter wartungsarmer Laschenketten in der Fördertechnik für den mittleren bis hohen Lastbereich hinsichtlich ihres Reib- und Verschleißverhaltens. Hierbei werden besonders die Verschleißerscheinungen in den Gelenken, sowie die Tribologie der Kontaktpaarung Stützfläche und Ketten als Basis für weitere Entwicklungen untersucht. Ein Katalog von Materialpaarungen mit entsprechenden p•v–Werten sowie Reibwerten für Wirkpaarungen wurde erarbeitet und unterstützt die Auswahl bei Neuentwicklungen. Darauf aufbauend und unter Verwendung neuster Verschleißschutzschichten sowie in Verbindung mit neuen Konstruktionslösungen werden neue wartungsarme Laschenkettenvarianten vorgeschlagen und getestet. Ein verbessertes Berechnungsmodell zur Dimensionierung von Traglaschenketten mit Aluminiumblöcken wurde anhand analytischer Betrachtungen unter Einbeziehung von experimentellen Ergebnissen geschaffen. Konstruktive Lösungen in Verbundbauweisen erschließen neue Anwendungsfelder für Traglaschenketten. Eine tiefgründige Betrachtungsweise der Verarbeitung von langglasfaserverstärkter Kunststoffen tragen zur Leistungssteigerung von Kunststoffketten bei. Der Konstrukteur erhält gesicherte Ergebnisse zur Bemessung von Kettenverbundbauteilen.

Der Beitrag analysiert die Verbindung der Einzelschichten von Holz-Pappe-Sandwichelementen mittels Scherversuch sowie deren Materialeigenschaften im 3- und 4-Punkt-Biegeversuch. Ziel der Analysen ist eine Klassifizierung des Eigenschaftsspektrums für potentielle Anwendungsfelder in tragenden Strukturen des Maschinenbaus.

Der Werkstoff Polyoxymethylen (POM) wird vielfach für mechanisch und tribologisch beanspruchte Bauteile eingesetzt. Anders als bei Verpackungsmitteln findet eine Wiederaufbereitung dieses technischen Kunststoffs praktisch nur in Form von Verarbeitungsabfällen (Pre-Consumer-Abfälle) statt, verschlissene oder ausgesonderte POMBauteile werden in der Regel im Restmüll entsorgt. Im Beitrag wird gezeigt, dass trotz vielfach unbekannter Materialzusammensetzung und Belastungsvorgeschichte ein Recycling von gebrauchten POM-Bauteilen gut möglich ist. Experimentelle Untersuchungen von Mischungen aus Post-Consumer-Abfällen zeigten, dass das Mahlgut unterschiedlicher POM-Typen kompatibel verarbeitbar ist und dass daraus hergestellte Bauteile nur moderate Eigenschaftsverluste aufweisen.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Beanspruchungen von Staurollenketten. Zunächst wurde in den Grundlagen der Aufbau von unterschiedlichen Staurollenkettenarten dargestellt, die Eigenschaften miteinander verglichen und kategorisiert. Aufbauend auf dem anschließend geschaffenen Verständnis der wirkenden Reibpaarungen bzw. -arten wurden FEM-Analysen durchgeführt, um dadurch auftretende Spannungen zu detektieren und das thermische Verhalten der unterschiedlichen Werkstoffpaarungen zu ermitteln. Innerhalb der praktischen Versuche der Arbeit kam es zur Ermittlung der Bruch- und Dauerfestigkeiten nach ISO15654 [DIN04]. Zur Untersuchung der Eigenschaften der Ketten unter praxisnahen Randbedingungen wurde ein Versuchsstand konzipiert, welcher die Ermittlung von Kennwerten zwei unterschiedlicher Kettengrößen unter härtesten Bedingungen ermöglicht. Durch diesen Versuchsstand wurden die Staukraft, die Kettenzugkraft durch das Drehmoment am Antrieb, die Kettengeschwindigkeit, die Kettenlängung und das Temperaturverhalten dauerhaft überwacht. Im letzten Kapitel der Arbeit wurde eine Überwachungsstation für unterschiedliche Baugrößen von Staurollenketten entwickelt und die Funktionsweise durch Versuche nachgewiesen. / This dissertation is dealing with the investigation of the load behaviour of accumulation roller chains. Initially, the structures of different types of accumulation roller chains are described, properties are compared and categorised. Based on the created understanding of acting tribological pairing and friction mechanisms, FEM analysis have been performed to evaluate occurring stresses and determine the thermal behaviour of the various material combinations. Within the testing procedures, breaking strength and fatigue strength have been investigated in accordance with DIN ISO 15654 [cf. DIN04]. A test bench has been developed for practically relevant testing of the chains, where determination of characteristic values can be done under hard testing conditions for two different chain types. The test bench ensures measurement and survey of accumulation forces, tensile chain forces (by torque moment at drive), chain speed, chain elongation and chain temperature during whole testing time. The last chapter of the dissertation deals with the development of a 'control and monitoring unit' for accumulation roller chains with various dimensions including proof of function by trials.