Thermography is a non-destructive technique which uses infrared radiation to obtain the temperature distribution of an object. The technique is increasingly used in the pulp and paper industry. To convert the detected infrared radiation to a temperature, the emittance of the material must be known. For several influencing parameters the emittance of paper and board has not previously been studied in detail. This is partly due to the lack of emittance measurement methods that allow for studying the influence of these parameters. An angle-resolved goniometric method for measuring the infrared emittance of a material was developed in this thesis. The method is based on the reference emitter methodology, and uses commercial infrared cameras to determine the emittance. The method was applied to study the dependence on wavelength range, temperature, observation angle, moisture ratio, sample composition, and sample structure of the emittance of paper and board samples. It was found that the emittance varied significantly with wavelength range, observation angle and moisture ratio. The emittance was significantly higher in the LWIR (Long-Wavelength Infrared) range than in the MWIR (Mid-Wavelength Infrared) range. The emittance was approximately constant up to an observation angle of 60° in the MWIR range and 70° in the LWIR range, respectively. After that it started to decrease. The emittance of moist samples was significantly higher than that of dry samples. The influence of moisture ratio on the emittance could be estimated based on the moisture ratio of the sample, and the emittance of pure water and dry material, respectively. The applicability of measured emittance values was demonstrated in an investigation of the mechanical properties of sack paper samples. An infrared camera was applied to monitor the generation of heat during a tensile test of a paper sample. It was found that the observed increase in thermal energy at the time of rupture corresponded well to the value of the elastic energy stored in the sample just prior to rupture. The measured emittance value provided an increased accuracy in the thermal energy calculation based on the infrared images. / <p>QC 20121121</p>

Textile high-performance filament yarn subjected to extremely high thermal loads can be found in various technical application fields. Besides the mechanical loads, textile fiber materials have to also satisfy high safety requirements in these applications with respect to thermal loads. Some of the main fields of application in the field of mechanical engineering are turbines, drive devices, rocket components and fire protection coatings. Textile grid-like structures are also being increasingly used in civil engineering as reinforcements (textile concretes). The design and development of textile structures for these applications demands studying and acquiring the material behavior under high thermal loads. Neither sufficient data nor standardized testing methods have been extensively achieved for evaluating the tensile characteristics of filament yarns under thermal influences. Hence, studying the thermal behavior of these yarns, which are used as input material for the reinforcing structures, is essential. The impact of the standard atmospheric condition on the oxidation behavior of the yarns, as in the case of carbon filament yarns and their influence on the physicochemical and tensile mechanical properties, have to be studied as well. This paper aims to address this issue and provides an insight into the current research about the development and realization of a novel test stand and the subsequent study of tensile mechanical behavior for textile high-performance fiber material under extreme thermal loads together with their physicochemical behavior.

The launch environment experiences many vibration, shock, and acoustic loads. A great concern is the high random vibration levels that can damage components and spacecraft structures, which can cause a mission failure. An effective method of reducing high frequency energy is using isolators. Overall, the need for vibration isolation has been increasing because there has been an increase in the use of mechanisms in which vibrations are prevalent. In addition, there has not been extensive research on the effects of isolators that are outgassed and cured. Therefore, it is important to investigate and understand the vibrational effects on isolators. It is convenient to outgas and cure isolators for the benefit of some components because that eliminates contamination, but outgassing and bake-out could potentially affect the frequency response of the isolator system in a negative way. It is valuable to investigate how much outgassing and bake-out might affect the performance, if any, of the vibration isolator in order to benefit companies who may need that kind of information. The vibration isolators used for the purpose of this research were twenty E22-02-40 isolators provided by Barry Controls, a Hutchinson Group Company. The E22-02-40 isolators were outgassed and cured (heated at high temperatures) in order to be turned from grade C into grade A level for outgassing. Then the vibrational performance of those isolators were tested and compared to the isolators that were not outgassed and not cured. Vibration tests were run in the flat frequency spectrum and high frequency spectrum. The maximum percent difference occurred in the grade A level isolators, in which the first frequency mode increased by 33.3 % in the z direction from the grade C isolators. A numerical finite element analysis was performed on Abaqus/CAE in order to verify the experimental results. In addition, a swelling test was conducted on the isolators to test their physical characteristics change after they were outgassed and cured.

Detta examensarbete handlar om framställandet av en dokumentation för konstruktörer inom området 3D-skrivning. Arbetet är ett uppdrag från elbilstillverkaren Ecoist i syftet att underlätta för företag med begränsad kunskap och erfarenhet inom 3D-utskrifter att utnyttja tillverkningsmetoden för sina produkter. Dokumentationen skall innehålla riktlinjer för materialval, konstruktionsprinciper, och inställningar för 3D-utskrifter. För att begränsa arbetet till tidsramen läggs fokus på en typ av skrivare. Den valda typen är FDM eftersom det är den bedöms vara mest tillgängliga, både i pris och utbud. De material och dess egenskaper som betonas i dokumentationen är ASA, PETG, PLA, PP och TPU. Det huvudsakliga arbetet kommer främst innefatta faktainsamling och sammanställning från befintliga information, men även laborationer med 3D-skrivare. Kapitelindelningen i dokumentationen är strukturerad för att följa konstruktörens arbetsprocess. Den inleds med materialval, fortsätter med konstruktion och avslutas med inställningar för 3D-skrivare. I materialegenskaper behandlas de grundläggande egenskaperna hos olika material som används inom 3D-utskrift, med särskilt fokus på deras hållfasthet, miljöpåverkan, användningsområde samt för- och nackdelar. Konstruktionsriktlinjer handlar om utformning av detaljer, inklusive minsta detaljtjocklek, hantering av överhäng, fasning, efterbearbetning, integrering av fästelement samt toleranser mellan närliggande delar. Fokus ligger på att säkerställa att detaljerna är konstruerade för att vara hållbara och funktionella efter tillverkning med 3D-skrivare. Inställningar för 3D-skrivare handlar om STL-filer, olika typer av ifyllnadsmönster samt vanliga defekter och åtgärder för att motverka dem. Vidare behandlas materialspecifika inställningar för optimal justering av 3D-skrivaren. Vid utformningen av dokumentet läggs mest fokus på utseende och läsbarhet, samt ordning och struktur genom färgval, text/tabellspresentation och anpassandet av dokumentet för både fysiskt och digitalt exemplar. Hela dokumentationen finns i bilaga 1. / This thesis focuses on creating documentation for designers in the field of 3D printing. The project is commissioned by the electric car manufacturer Ecoist with the aim of helping companies with limited knowledge and experience in 3D printing to utilize this manufacturing method for their products. The documentation will include guidelines for material selection, design principles, and 3D printing settings. To fit the project within the given timeframe, the focus is limited to one type of printer. The selected type is FDM, as it is considered the most accessible in terms of price and availability. The materials and their properties emphasized in the documentation are ASA, PETG, PLA, PP, and TPU. The main work will primarily involve gathering and compiling information from existing sources, but also conducting experiments with 3D printers. The chapters in the documentation are structured to follow the designer's workflow. It begins with material selection, continues with design, and concludes with 3D printer settings. In material properties, the basic characteristics of different materials used in 3D printing are covered, with a particular focus on their strength, environmental impact, areas of use, as well as their advantages and disadvantages. Design guidelines involve the configuration of details, including minimum detail thickness, handling of overhangs, chamfering, post-processing, integration of fasteners, and tolerances between adjacent parts. The focus is on ensuring that the details are designed to be durable and functional after manufacturing with a 3D printer. 3D printer settings cover STL files, different types of infill patterns, and common defects along with countermeasures to avoid them. Furthermore, material-specific settings for optimal adjustment of the 3D printer are presented. In the design of the document, the emphasis is on appearance and readability, as well as order and structure through the choice of colors, text/table presentation, and adapting the document for both physical and digital copies. The entire documentation is included in Appendix 1.

Am Anfang des Entwicklungsprozesses eines Gussbauteils für die Automobilbranche steht klassischerweise die konstruktive Ausarbeitung und die Auslegung auf Zielgrößen, wie Festigkeit, Steifigkeit bzw. die Erfüllung der Crashlasten. Im nächsten Entwicklungsschritt wird, oftmals in Zusammenarbeit mit externen Lieferanten, das Werkzeugkonzept entwickelt und die Herstellbarkeit mit Hilfe von Gießsimulationen abgesichert. Bei der Fertigung verursachen streuende Prozessgrößen, wie etwa Geschwindigkeits- oder Temperaturniveaus, Schwankungen in der Leistungsfähigkeit des Endprodukts (z. B. lokale Bruchdehnung oder Zugfestigkeit). Maßnahmen zur Erhöhung der Prozessstabilität und zur Reduktion des Verschleißes konzentrieren sich oftmals auf die erfahrungsbasierte Verbesserung des Fertigungsprozesses und Anpassungen des Anguss- und Überlaufsystems. Größere Änderungen der Bauteilgeometrie sind häufig aus zeitlichen Gründen nicht mehr möglich. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, optimierte modularisierte Grundgeometrien, wie Rippen oder Umlenkungen, mit Hilfe von numerischen Formoptimierungen zu entwickeln, um diese schon von Anfang an in der Bauteilentwicklung zu berücksichtigen. Als Zielfunktionen dienen strömungs- und strukturmechanische Kenngrößen, um einerseits verschleißfördernde Mechanismen und füllungsbedingte Defekte zu reduzieren und andererseits die Beanspruchbarkeit zu erhöhen. Bei den Untersuchungen wird zusätzlich die Robustheit des Ergebnisses analysiert, um Verbesserungspotenziale auch bei streuenden Randbedingungen realisieren zu können. / The virtual development process of an automotive casting part usually begins with classical design tasks and analyses of material strength, stiffness and crash load cases. In the next step, often in cooperation with external suppliers, the tooling concept is developed and casting simulations are used to ensure manufacturability. During manufacturing there is a scatter in process parameters, such as flow velocity or temperature levels, which in turn cause a scatter in the performance of the final product (e.g. local elongation at fracture or ultimate tensile strength). Means to increase process stability and yield are often limited to knowledge-based improvements of the manufacturing process parameters and adaptations of the gating and overflow system. Major changes to the part geometry are usually no longer possible due to project time constraints. Therefore it is the goal of this thesis to optimize modularized basic geometries, like ribs or bends, by using numerical shape optimizations and employ them right from the beginning of the part development process. For the objective functions of the optimizations the disciplines of fluid dynamic filling and the resulting structural behaviour are considered. In addition, the resulting shape is analyzed with regards to robustness towards scatter in manufacturing operating conditions. By using these new modularized geometries the overall robustness of the final product is expected to be increased.

In der vorliegenden Arbeit wird die Oberflächenfunktionalisierung von zwei Mischgläsern und verschiedenen SiO2-Produkten untersucht. Die Oberfläche der Partikel wird mit verschiedenen Funktionalisierungskomponenten umgesetzt, wobei eine Unterteilung in chemisch reaktiv und chemisch nicht reaktiv erfolgt. Als chemisch reaktive Oberflächengruppen werden Epoxide verwendet. Zu den chemisch nicht reaktiven Funktionalisierungskomponenten zählen Polydimethylsiloxan, Hexamethyldisilazan und ein tertiäres Aminosilan. Aus den funktionalisierten Sr-Glasproben kann durch Zugabe einer kationisch polymerisierenden, organischen Matrix ein Kompositmaterial hergestellt werden. Dabei ist die Bildung einer kovalenten Anbindung zwischen den chemisch reaktiven Oberflächengruppen und der organischen Matrix möglich. Die Funktionalisierung der Oberfläche wirkt sich auf die Werkstoffkennwerte Biegefestigkeit und Biegemodul der Kompositmaterialien aus. Durch multiple Oberflächenfunktionalisierung, d. h. einer Kombination aus chemisch reaktiven und chemisch nicht reaktiven Funktionalisierungskomponenten, können die Eigenschaften der Gläser gezielt eingestellt werden. Die Charakterisierung der Oberfläche erfolgt mittels Festkörper-NMR-Untersuchungen, XPS-Messungen und Solvatochromieuntersuchungen. Weiterhin wird die Verwendung des Preussmann-Tests zum Nachweis von kovalent an der Oberfläche gebundenen Epoxiden beschrieben.

Der Vortrag zeigt die Neuigkeiten in PTC Creo Simulate 3.0 auf. Zudem werden 10 "Tips & Tricks" erklärt, welche das Arbeiten effizienter machen.

The thesis deals with the application of laser beams for examination of material properties. The properties being examined are quality of surface finish and transmissivity of materials in the optical portion of the electromagnetic spectrum. A measuring device containing laser diodes as a source of laser beam and photodiodes for evaluation of examined phenomena serves for examination of both properties. Conversion of the signal to digital quantity and its further processing take place in a microcontroller. The data is then sent via a serial bus and a converter to a computer, where it may be saved in a user program and where the user can work with them later. The thesis contains results of reflectivity measurement of a set of metal samples with different surface finish. Transmissivity measurement was applied on a set of optical filters.

Am Anfang des Entwicklungsprozesses eines Gussbauteils für die Automobilbranche steht klassischerweise die konstruktive Ausarbeitung und die Auslegung auf Zielgrößen, wie Festigkeit, Steifigkeit bzw. die Erfüllung der Crashlasten. Im nächsten Entwicklungsschritt wird, oftmals in Zusammenarbeit mit externen Lieferanten, das Werkzeugkonzept entwickelt und die Herstellbarkeit mit Hilfe von Gießsimulationen abgesichert. Bei der Fertigung verursachen streuende Prozessgrößen, wie etwa Geschwindigkeits- oder Temperaturniveaus, Schwankungen in der Leistungsfähigkeit des Endprodukts (z. B. lokale Bruchdehnung oder Zugfestigkeit). Maßnahmen zur Erhöhung der Prozessstabilität und zur Reduktion des Verschleißes konzentrieren sich oftmals auf die erfahrungsbasierte Verbesserung des Fertigungsprozesses und Anpassungen des Anguss- und Überlaufsystems. Größere Änderungen der Bauteilgeometrie sind häufig aus zeitlichen Gründen nicht mehr möglich. Das Ziel dieser Arbeit ist es daher, optimierte modularisierte Grundgeometrien, wie Rippen oder Umlenkungen, mit Hilfe von numerischen Formoptimierungen zu entwickeln, um diese schon von Anfang an in der Bauteilentwicklung zu berücksichtigen. Als Zielfunktionen dienen strömungs- und strukturmechanische Kenngrößen, um einerseits verschleißfördernde Mechanismen und füllungsbedingte Defekte zu reduzieren und andererseits die Beanspruchbarkeit zu erhöhen. Bei den Untersuchungen wird zusätzlich die Robustheit des Ergebnisses analysiert, um Verbesserungspotenziale auch bei streuenden Randbedingungen realisieren zu können.:1 Einleitung 1.1 Motivation und Problemstellung 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise 1.3 Stand von Wissenschaft und Technik 2 Grundlagen 2.1 Leichtmetallgussbauteile im Automobil 2.2 Geometrische Gestaltung von Gussbauteilen 2.3 Modellierung gießtechnischer Fertigungsverfahren 2.4 Strukturmechanische Modellierung von Gussbauteilen 2.5 Numerische Optimierung 3 Modellaufbau und -analyse 3.1 Geometrische Entwurfsmodelle 3.2 Strömungsmodellbildung zur Abbildung der Fertigungseinflüsse 3.3 Strukturberechnungsmodell unter Berücksichtigung materieller Defekte 4 Optimierung der Umlenkung 4.1 Optimierungsstrategie und -prozesskette 4.2 Zielfunktionen 4.3 Optimierung mit Entwurfsmodell I 4.4 Optimierung mit Entwurfsmodell II 4.5 Diskussion der Ergebnisse 5 Optimierung der Rippe 5.1 Optimierungsstrategie und -prozesskette 5.2 Ziel- und Restriktionsfunktionen 5.3 Multidisziplinäre Optimierung 5.4 Diskussion der Ergebnisse 6 Zusammenfassung 7 Ausblick Anhang Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Literatur- und Quellenverzeichnis / The virtual development process of an automotive casting part usually begins with classical design tasks and analyses of material strength, stiffness and crash load cases. In the next step, often in cooperation with external suppliers, the tooling concept is developed and casting simulations are used to ensure manufacturability. During manufacturing there is a scatter in process parameters, such as flow velocity or temperature levels, which in turn cause a scatter in the performance of the final product (e.g. local elongation at fracture or ultimate tensile strength). Means to increase process stability and yield are often limited to knowledge-based improvements of the manufacturing process parameters and adaptations of the gating and overflow system. Major changes to the part geometry are usually no longer possible due to project time constraints. Therefore it is the goal of this thesis to optimize modularized basic geometries, like ribs or bends, by using numerical shape optimizations and employ them right from the beginning of the part development process. For the objective functions of the optimizations the disciplines of fluid dynamic filling and the resulting structural behaviour are considered. In addition, the resulting shape is analyzed with regards to robustness towards scatter in manufacturing operating conditions. By using these new modularized geometries the overall robustness of the final product is expected to be increased.:1 Einleitung 1.1 Motivation und Problemstellung 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise 1.3 Stand von Wissenschaft und Technik 2 Grundlagen 2.1 Leichtmetallgussbauteile im Automobil 2.2 Geometrische Gestaltung von Gussbauteilen 2.3 Modellierung gießtechnischer Fertigungsverfahren 2.4 Strukturmechanische Modellierung von Gussbauteilen 2.5 Numerische Optimierung 3 Modellaufbau und -analyse 3.1 Geometrische Entwurfsmodelle 3.2 Strömungsmodellbildung zur Abbildung der Fertigungseinflüsse 3.3 Strukturberechnungsmodell unter Berücksichtigung materieller Defekte 4 Optimierung der Umlenkung 4.1 Optimierungsstrategie und -prozesskette 4.2 Zielfunktionen 4.3 Optimierung mit Entwurfsmodell I 4.4 Optimierung mit Entwurfsmodell II 4.5 Diskussion der Ergebnisse 5 Optimierung der Rippe 5.1 Optimierungsstrategie und -prozesskette 5.2 Ziel- und Restriktionsfunktionen 5.3 Multidisziplinäre Optimierung 5.4 Diskussion der Ergebnisse 6 Zusammenfassung 7 Ausblick Anhang Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Literatur- und Quellenverzeichnis

In der vorliegenden Arbeit wird die Oberflächenfunktionalisierung von zwei Mischgläsern und verschiedenen SiO2-Produkten untersucht. Die Oberfläche der Partikel wird mit verschiedenen Funktionalisierungskomponenten umgesetzt, wobei eine Unterteilung in chemisch reaktiv und chemisch nicht reaktiv erfolgt. Als chemisch reaktive Oberflächengruppen werden Epoxide verwendet. Zu den chemisch nicht reaktiven Funktionalisierungskomponenten zählen Polydimethylsiloxan, Hexamethyldisilazan und ein tertiäres Aminosilan. Aus den funktionalisierten Sr-Glasproben kann durch Zugabe einer kationisch polymerisierenden, organischen Matrix ein Kompositmaterial hergestellt werden. Dabei ist die Bildung einer kovalenten Anbindung zwischen den chemisch reaktiven Oberflächengruppen und der organischen Matrix möglich. Die Funktionalisierung der Oberfläche wirkt sich auf die Werkstoffkennwerte Biegefestigkeit und Biegemodul der Kompositmaterialien aus. Durch multiple Oberflächenfunktionalisierung, d. h. einer Kombination aus chemisch reaktiven und chemisch nicht reaktiven Funktionalisierungskomponenten, können die Eigenschaften der Gläser gezielt eingestellt werden. Die Charakterisierung der Oberfläche erfolgt mittels Festkörper-NMR-Untersuchungen, XPS-Messungen und Solvatochromieuntersuchungen. Weiterhin wird die Verwendung des Preussmann-Tests zum Nachweis von kovalent an der Oberfläche gebundenen Epoxiden beschrieben.