Pour les structures aéronautiques, les zones sensibles à la corrosion sont principalement celles où le plan de protection de la structure peut être mis en défaut, comme à l’intérieur des joints de recouvrement (dénommé «lap joint» en anglais). Les assemblages de tôles métalliques réalisés par recouvrement en utilisant, par exemple le rivetage, peuvent présenter des défauts de contact et donc il peut exister un interstice entre les deux parties de l’assemblage. En général cet interstice est isolé de l’environnement extérieur par un mastic. Mais il y a un risque de piégeage d’humidité plus ou moins concentrée en ions agressifs qui peut provoquer des endommagements ou aggraver ceux initiés sur des défauts des revêtements. Le premier objectif de cette thèse est de développer une méthodologie permettant de reproduire, de manière contrôlée et de façon la plus représentative de cas réels, la corrosion d’un alliage d’aluminium 2024-T3 constituant un joint de recouvrement afin d’effectuer des observations complétées par des mesures chimiques et électrochimiques. Le deuxième objectif est de tester l’application de modèles de transport réactif (en milieu confiné) pour voir s’il est possible de simuler les réponses (chimiques ou électrochimiques) mesurées expérimentalement et donc de prédire sur le long terme l’évolution d’un assemblage. / For aircraft structures, corrosion sensitive areas are mainly those where the protection of the structure may suffer local breakdowns, as encountered inside lap joints. The assemblies of metal plates by overlapping (riveting) may present some defects in contact and consequently a gap can exist between the two parts of the assembly. Typically this gap is isolated from the outside environment by a sealant. But there is a risk of trapping of moisture more or less concentrated in aggressive ions which can induce corrosion or increase the damages initiated on coating defects. The first objective of this thesis is to develop a methodology to reproduce in a controlled manner and in the most representative way regarding actual cases, the corrosion of a lap joint made of aluminum alloy 2024- T3 plates, to perform not only observations but also chemical and electrochemical measurements. The second objective is to test the application of reactive transport models (in confined media) to check if it is possible to simulate the chemical or electrochemical changes recorded during experiments and thus to predict the long-term evolution of lap-joint in humid environment.

The manufacturing process of membrane electrode assembly (MEA) generally takes place under climate control, as the base material used for membranes is well known for its hygroscopic properties. The large climate-controlled area for the whole assembly line does not only increase energy consumption, but also limits the further scalability of the production line. Within this article, a micro-environment concept for the MEA production based on a roll-to-roll (R2R) process was investigated. By using the Finite Element Method, a 3D numerical model has been established, in which the local climate control on different MEA production processes is covered. In particular, the influence of humidity on dimensional changes of the CCM, which in turn cause product deformation, is simulated. In addition, a gravimetric method was used to experimentally investigate the moisture absorption and release behavior of the MEA components under defined climatic conditions.

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Die vorliegende Arbeit beschreibt einen neuartigen Fügeprozess, das sogenannte reaktive Fügen bzw. Bonden. Hierbei werden sich selbsterhaltene exotherme Reaktionen in nanoskaligen Schichtsystemen als lokale Wärmequelle für das Fügen unterschiedlichster Substrate der Mikrosystemtechnik verwendet. Das Bonden mit den reaktiven Systemen unterscheidet sich von herkömmlichen Verfahren der Aufbau- und Verbindungstechnik primär dadurch, dass durch die rasche Reaktionsausbreitung bei gleichzeitig kleinem Reaktionsvolumen die Fügetemperaturen unmittelbar auf die Fügefläche beschränkt bleiben. Entgegen den herkömmlichen Fügeverfahren mit Wärmeeintrag im Volumen, schont das neue Verfahren empfindliche Bauteile und Materialien mit unterschiedlichsten thermischen Ausdehnungskoeffizienten lassen sich besser verbinden. In der vorliegenden Arbeit werden die Grundlagen zur Dimensionierung, Prozessierung und Integration der gesputterten reaktiven Materialsysteme beschrieben. Diese Systeme werden verwendet, um heterogene Materialien mit unterschiedlichen Durchmessern innerhalb kürzester Zeit auf Wafer-Ebene und bei Raumtemperatur zu bonden. Die so erzeugten Verbindungen werden hinsichtlich der Mikrostruktur, der Zuverlässigkeit sowie der Dichtheit untersucht und bewertet. Zusätzlich wird die Temperaturverteilung in der Fügezone während des Fügeprozesses mit numerischen Methoden vorhergesagt.

Injection molding is one of the most commonly applied processing methods for plastic components. Heat transfer coefficient (HTC), which describes the heat conducting ability of the interface between a polymer and cavity wall, significantly influences the temperature distribution of a polymer and mold during injection molding and thus affects the process and quality of plastic products. This thesis focuses on HTC under diverse processing situations. On the basis of the heat conducting principle, a theoretical model for calculating HTC was presented. Injection mold specially used for measuring and calculating HTC was designed and fabricated. Experimental injection studies under different processing conditions, especially different surface roughness, were performed for acquiring necessary temperature data. The heat quantity across the interface and HTC between a polymer and cavity wall was calculated on the basis of experimental results. The influence of surface roughness on HTC during injection molding was investigated for the first time. The factors influencing the HTC were analyzed on the basis of the factor weight during injection molding. Subsequently FEM (Finite element method) simulations were carried out with observed and preset value of HTC respectively and the relative crystallinity and part density were obtained. In the comparison between results from simulation and experiment, the result calculated with observed HTC shows better agreement with actually measured value, which can verify the reliability and precision of the injection molding simulation with observed HTC. The results of this thesis is beneficial for understanding the heat transfer process comprehensively, predicting temperature distribution, arranging cooling system, reducing cycle time and improving precision of numerical simulation. / Das Spritzgießen ist eines der am häufigsten angewandten Verarbeitungsverfahren zur Herstellung von Kunststoffkomponenten. Der Wärmedurchgangskoeffizient (WDK), welcher den Wärmeübergang zwischen Kunststoff und Werkzeugwand beschreibt, beeinflusst während des Spritzgießens maßgeblich die Temperaturverteilung im Bauteil und dem Werkzeug und folglich den Prozess und die Qualität der Kunststoffprodukte. Der Inhalt dieser Arbeit beschäftigt sich mit dem WDK unter verschiedenen Prozessbedingungen. Auf Grundlage des Wärmeleitungsprinzips wurde ein theoretisches Modell für die Berechnung des WDK vorgestellt. Es wurde dazu ein Spritzgießwerkzeug konstruiert und hergestellt, welches Messungen zur späteren Berechnung des WDK ermöglicht. Praktische Spritzgießversuche unter verschiedenen Prozessbedingungen, insbesondere unterschiedlicher Oberflächenrauheit, wurden für die Erfassung der erforderlichen Temperaturdaten durchgeführt. Auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse wurde der Wärmeübergang zwischen dem Polymer und der Werkzeugwand berechnet. Der Einfluss der Oberflächenrauhigkeit auf den WDK wurde hierbei zum ersten Mal untersucht. Auf Grundlage des Bauteilgewichtes wurden anschließend die Faktoren, die den WDK beeinflussen, berechnet. Des Weiteren wurden FEM-Simulationen (Finite Element Methode) mit dem gemessenen und dem voreingestellten WDK durchgeführt und daraus der Kristallinitätsgrad und die Bauteildichte gewonnen. Der Vergleich zwischen den realen Ergebnissen und der Simulation zeigt, dass die Berechnungen mit dem gemessenen WDK eine bessere Übereinstimmung mit den realen Werten aufweist, was die Zuverlässigkeit und Präzision der Spritzgusssimulation bestätigt. Die Ergebnisse dieser Arbeit tragen zum umfassenden Verständnis des Wärmeübergangs im Spritzgießprozess, zur Vorhersage der Temperaturverteilung, zur Auslegung des Kühlsystems, zur Reduzierung der Zykluszeit und zur Verbesserung der Genauigkeit der numerischen Simulation bei.

Von der Professur Montage- und Handhabungstechnik der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz wird seit 2009 regelmäßig jedes Jahr im Frühjahr ein Simulationsanwendertreffen SAXSIM organisiert. Ausgewählte Beiträge werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. Das 1. Anwendertreffen SAXSIM fand am 28.04.2009 an der TU Chemnitz statt. Parallel zur Onlineausgabe ist eine CD-ROM der Tagungsbeiträge erschienen. Sie enthält die präsentierten Vorträge zu unterschiedlichen Themenstellungen aus den Bereichen CAD, Simulation und Berechnung. Von Experten aus Wirtschaft und Wissenschaft wurden neben Hinweisen zu neuen Simulationsfeatures auch Einblicke und Anregungen für eine effiziente Bauteilberechnung gegeben, die Simulation komplexer Anlagen gezeigt und ingenieurtechnisch - mathematische Lösungsansätze erörtert.

Von der Professur Montage- und Handhabungstechnik der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz wird seit 2009 das jährliche Simulationsanwendertreffen SAXSIM organisiert. Ausgewählte Beiträge werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. Das 2. Anwendertreffen SAXSIM fand am 27.04.2010 an der TU Chemnitz statt. Erstmals wurde diese Veranstaltung durch einen Mathcad Workshop am 26.04.2010 ergänzt, dessen Beiträge ebenfalls hinterlegt sind.

Das 5. Anwendertreffen SAXSIM fand am 23.04.2013 an der TU Chemnitz statt. Zum vierten Mal wurde diese Veranstaltung durch einen Mathcad Workshop am 22.04.2013 ergänzt, dessen Beiträge ebenfalls hinterlegt sind.

Von der Professur Montage- und Handhabungstechnik der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz wird seit 2009 das jährliche Simulationsanwendertreffen SAXSIM organisiert. Ausgewählte Beiträge werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. Das 7. Anwendertreffen SAXSIM fand am 31.03.2015 an der TU Chemnitz statt.

Von der Professur Montage- und Handhabungstechnik der Fakultät für Maschinenbau der Technischen Universität Chemnitz wird seit 2009 das jährliche Simulationsanwendertreffen SAXSIM organisiert. Ausgewählte Beiträge werden in Form eines Tagungsbandes veröffentlicht. Das 8. Anwendertreffen SAXSIM fand am 22.03.2016 an der TU Chemnitz statt. / The Chair of Assembly and Handling Technology, which belongs to the Faculty of Mechanical Engineering, has organized the annual simulation user meeting SAXSIM since 2009. Select contributions will be published in conference proceedings. The 8th SAXSIM user meeting took place at Technische Universität Chemnitz on March 22, 2016.