In der vorliegenden Arbeit wurde in einem in-vivo-Tiermodell das Ausmaß der Tumorzelladhäsion an chirurgischen Nahtmaterialien untersucht. In zwei Nacktmäusen wurde durch orthotope Implantation ein humanes Magenkarzinom induziert. Nach Laparotomie wurde das Magenkarzinom freigelegt und folgende acht kommerziell verfügbare Fadensorten in der Stärke 4/0 (USP) in vivo durch vitales Tumorgewebe gezogen: Prolene®, Monoplus®, Monosyn®, PDS II® und Maxon® (jeweils monofil), Polysorb®, Safil® und Vicryl® (jeweils polyfil). Anschließend wurde die Fadenoberfläche direkt hinter der Nadel sowie zehn Zentimeter hinter der Nadel raster-elektronenmikroskopisch dargestellt und immunzytochemisch sowie molekular-biologisch auf die Adhäsion humaner Tumorzellen hin untersucht. Als qualitatives Nachweisverfahren dienten die EPIMET®-Färbung, bei der das humane epitheliale Stukturprotein Zytokeratin CK-20 im Zytoplasma farblich markiert wird, sowie eine nested-reverse-Transkriptase-Polymerasekettenreaktion (PCR) mit human-CK-20-spezifischen Primerpaaren. Die Rasterelektronenmikroskopie zeigte bei jeder Fadensorte auf mindestens einer Probe Zellbeläge. Der immunzytologische Nachweis erwies sich als wenig sensitiv und gelang nur für Proben von Monoplus®, Maxon® und Safil®. Die PCR identifizierte CK-20-positive Zellen auf allen polyfilen Fäden (Polysorb®, Safil® und Vicryl®) sowie den monofilen Sorten Monosyn®, Monoplus® und Maxon®. Alle PCR-Proben von Prolene® oder PDS II® waren negativ. Damit fiel die Tumorzelladhäsion auf monofilen Proben in der PCR signifikant geringer aus als auf polyfilen Proben (p < 0.017). Dies kann im wesentlichen mit der ausgeprägten Traumatisierung des Gewebes durch den Sägeeffekt polyfiler Fäden begründet werden. Unterschiede in der Zelladhäsion zwischen den einzelnen monofilen Fadensorten lassen sich möglicherweise auf ihre unterschiedliche chemische Struktur (polare Gruppen, Wasserstoffbrückenbindungen) und deren Interaktion mit der Tumorzelloberfläche zurückführen. Für die gastrointestinale Tumorchirurgie wird empfohlen, weiterhin eine konsequente No-Touch-Technik einzuhalten, um eine Exfoliation viabler Tumorzellen, deren Adhäsion an Nahtmaterial und damit das Risiko eines Anastomosenrezidivs durch Implantation der am Faden adhärenten Tumorzellen zu reduzieren. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die monofilen Fäden aus PDS II® und Prolene® in der Gesamtschau der Ergebnisse die geringste Tendenz zur Tumorzelladhäsion aufweisen und somit im Vergleich zu den anderen untersuchten Fäden bei onkologischen Eingriffen bevorzugt werden sollten; die mehrfache Verwendung eines Fadens sollte wegen der verlängerten Kontaktzeit zwischen Faden und Anastomose vermieden und für jeden Durchstich ein neuer Faden verwendet werden. Geflochtene Nahtmaterialien sollten dagegen wegen des erhöhten Risikos für Tumorzelladhäsion und -implantation in der onkologischen Anastomosentechnik keine Anwendung finden. Es bedarf weiterer Studien zum Verständnis der unterschiedlich stark ausgeprägten Tumorzelladhäsion unter den verschiedenen monofilen Fäden. Als Ursachen denkbar wären Oberflächeneigenschaften wie z. B. elektrische Ladung, Hydrophilie/-phobie oder chemische Eigenschaften. Ein weiterer Ansatz wäre die Beschichtung von monofilen Nahtmaterialien mit Zytostatika zur Inhibition der Tumorzellvermehrung auf der Oberfläche der Anastomosennaht. / The aim of the present study was to evaluate the adhesion of tumor cells on surgical sutures in an in-vivo animal model. A human gastric carcinoma was induced by orthotopic implantation into two nude mice. After laparotomy, the following eight commercial surgical sutures (4/0 USP) were pulled through vital tumor tissue: Prolene®, Monoplus®, Monosyn®, PDS II® and Maxon® (monofilament structure), and Polysorb®, Safil® and Vicryl® (multifilament structure). Three methods were used to evaluate the results: scanning electron microscopy (SEM) of the suture surface, detection of tumor cells by immunocytochemical EPIMET® staining (which stains the human epithelial structure protein cytokeratin CK-20 in cytoplasm) and by detection of tumor specific mRNA (encoding CK-20) by nested reverse transcriptase polymerase chain reaction (PCR). In SEM each type of suture showed cellular coating on the surface of at least one sample, although the cells could not be identified as of tumor origin. The sensitivity of immunocytochemical staining was poor; positive staining was successful in Monoplus®, Maxon® and Safil® samples only. PCR identified CK-20 positive cells on each multifilament suture and on monofilament Monosyn®, Monoplus® and Maxon®. No Prolene® and PDS II® samples were positive in PCR. Thus, there was significantly less tumor cell adhesion in PCR on monofilament than on multifilament sutures (p < 0.017). This is mainly due to gross tissue damage by the “sawing effect” of multifilament sutures. Differences in the tumor cell adhesion among monofilament sutures may be due to different chemical structure (polar groups, hydrogen bonds) and their interaction with the tumor cell surface. A consequent no-touch-technique in gastrointestinal tumor surgery is recommended in order to prevent exfoliation of viable tumor cells, cell adhesion on suture threads and to reduce the risk of local anastomostic recurrence by implantation of adherent tumor cells. Regarding the results, monofilament PDS II® and Prolene® show the least tendency for tumor cell adhesion. Multiple use of one thread should be avoided and a new thread should be taken for each stitch in order to minimize contact time between thread and anastomosis. Evidence of a higher risk of both tumor cell adhesion and implantation makes the use of braided suture obsolete in oncological surgery. Further studies are needed to better understand the differences in tumor cell adhesion among different monofilament sutures due to surface qualities like electrical charge, hydrophilia/-phobia or chemical qualities. Other approaches should include cytostatic coating of monofilament threads in order to inhibit tumor cell growth on the surface of threads used for anastomotic sutures.

Einleitung: Narbenhernien sind mit Bauchfell überzogene Baucheingeweide, die aus einer operativ erworbenen Schwachstelle der Bauchwand hervortreten. Patienten sind die größten Leidtragenden von Narbenhernien, denn mit einer Narbenhernieninzidenz bis 20% führen diese häufig zu einem großen Leidensdruck und nicht selten durch Inkarzeration bis hin zur Lebensgefahr. Bei geschätzten 800.000 Laparotomien im Jahr liegt bei etwa einem Drittel der resultierenden Narbenhernien eine Operationsindikation vor. In den letzten Jahrzehnten sind neben unzähligen verschiedenen Netzmaterialien auch diverse operative Strategien und Techniken entwickelt worden, die einen allgemeingültigen Ansatz zur Behandlungsweise erschweren. Ein zumindest europaweit geltendes Klassifikationssystem hat sich bisher ebenfalls noch nicht etablieren können, obgleich einige Autoren bereits unterschiedliche Systeme publizierten. Material und Methoden: In der vorliegenden Studie wurden 324 Narbenhernienpatienten des Zeitraums 2005 bis 2009 der Uniklinik Würzburg untersucht. Anhand der Würzburger Narbenhernienklassifikation wurden diese Patienten verschlüsselt und in einer Datenbank zusammen mit weiteren perioperativen Daten erfasst und statistisch ausgewertet. Die Würzburger Klassifikation umfasst neben der Bruchwertigkeit, der Morphologie, der Bruchpfortengröße auch das individuell patienteneigene Risikoprofil. Eine Follow up-Befragung im Hinblick auf Neurezidiv (primärer Endpunkt), perioperative Komplikationen und chronische Beschwerden (sekundäre Endpunkte) erfolgte per Telefon und Brief an die Patienten und, wenn notwendig, an die jeweiligen Hausärzte. Ergebnisse: Die 324 Patienten konnten in Subgruppen mit Ventralen und Inzisionalen Hernien unterteilt werden. Zwischen sowie innerhalb der Gruppen konnten statistische Unterschiede gefunden werden. Patienten mit Inzisionalen Hernien waren älter, litten signifikant häufiger an einer malignen Vorerkrankung und einer größeren Bruchlücke. Ebenso wiesen die Narbenhernienpatienten signifikant höhere Risikoscores auf. Inzisionale Hernien wurden, wie im Algorithmus vorgegeben, vermehrt mit alloplastischem Netzmaterial versorgt, während Ventrale Hernien eher mit Hilfe der konventionellen Nahttechnik operiert wurden. Ebenso konnte festgestellt werden, dass die offene IPOM-Technik im Medianvergleich mit der laparoskopischen Technik an größeren Brüchen angewandt wurde. Inzisionale Hernienpatienten erlitten häufiger Neurezidive als Patienten mit Ventralen Hernien. Mehr als die Hälfte aller Narbenhernien nach einer offenen Appendektomie führten zu einem Neurezidiv. Hernien, die an der Linea alba lokalisiert waren, wiesen ein signifikant erhöhtes Risiko für ein Neurezidiv auf. Eine positive Hernienanamnese, der Notfallcharakter der Grund-OP und eine bekannte Kollagenerkrankung konnten bei Inzisionalen Hernien, sowie zusätzlich bei der Subgruppe der r-Hernien der Nikotinabusus, als unabhängige Risikofaktoren identifiziert werden. Die Sublay-Technik war die sicherste Methode der untersuchten operativen Versorgungsmöglichkeiten, denn nur bei jedem neunten Patienten trat ein Neurezidiv auf. Inzisionale Hernien führten zu vermehrten postoperativen Wundheilungsstörungen, zu mehr Bewegungs- einschränkung und Gefühlsstörungen im operierten Bereich. Patienten, die sich einer laparoskopischen IPOM-Operation unterzogen, litten vermehrt an postoperativen Schmerzen sowie chronischen Schmerzen im Sitzen und Gehen. Operationen in Sublay-Technik dauerten signifikant länger als laparoskopische IPOM-Operationen. Ebenso war die Bruchpfortengröße signifikant größer und die anzustrebende Netzunterfütterung von 5 cm wurde signifikant häufiger eingehalten. Diskussion: Die Etablierung einer allgemein anerkannten Narbenhernien-Klassifikation steht noch aus. Die Würzburger Narbenhernien-Klassifikation wird seit Jahren erfolgreich eingesetzt und hat sich in der Praxis bewährt, einem Patienten einen möglichst maßgeschneiderten Ansatz zur Versorgung zu bieten. Ein einfaches Konzept gibt unter Beachtung der Wertigkeit, Morphologie, Größe und dem Risikoprofil Auskunft über die Hernie. Im Vergleich von IPOM und Sublay führt das letztgenannte Verfahren neben weniger Neurezidiven zu weniger postoperativen Schmerzen aufgrund einer eventuell „günstigen Denervierung“ durch die aufwendige retromuskuläre Präparation. Große, meist medial gelegene Narbenhernien führten bei der offenen IPOM-Technik zu vermehrten Neurezidiven. Zu hinterfragen ist, ob eine spannungsfreie Adaptation bei großen Brüchen aufgrund der Retraktionskräfte der seitlichen Bauchmuskulatur überhaupt noch gegeben ist, hier sollte an Alternativverfahren (Flap) gedacht werden. Die laparoskopische IPOM-Technik führte in 28% zu einem Neurezidiv. Nach Datenauswertung muss diskutiert werden, ob in unserem Patientenklientel die Netzgröße unzureichend ausgewählt wurde. In der Literatur wird das Auftreten eines Neurezidivs vermehrt am Netzrand beschrieben. Auffallend war die hohe Anzahl an Patienten (18%) mit vermehrt postoperativen Bauchwandschmerzen, die eventuell auf eine fehlende „günstige Denervierung“ wie bei Sublay und offenem IPOM zurückzuführen ist. Wichtige Diskussionspunkte sind das verwendete Nahtmaterial (Umstellung von nicht-resorbierbaren auf resorbierbare Nähte) bei laparoskopischem IPOM und die umstrittene Technik der transfaszialen Naht als Ursache chronischer Schmerzen. Beachtung finden müssen die Ursache und die Umstände der Grund-Operation, die zur Narbenhernie geführt haben, aber auch die grundsätzlich „palliative“ Situation der Rezidiventstehung durch vorbestehende Störungen des Kollagenstoffwechsels. Es ist zu diskutieren, ob die Ursache der Hernie bei jüngeren Patienten eher technischer Art und bei älteren Patienten eher risikofaktor- bzw. infektionsbedingt ist. Eine allgemeine Handlungs- empfehlung zum OP-Verfahren ist beim Vorliegen von Inzisionalen Hernien aktuell nicht zu geben, die offenen Fragen zu Netzauswahl und –fixation, Überlappung und Nahtanzahl sind dringend in prospektiven Studien mit möglichst großer Fallzahl zu beantworten. / Introduction: Incisional hernias are viscera, covered with peritoneum, emerging from a surgically acquired weakness of the abdominal wall. With an incidence up to 20% this often leads to an ordeal and not infrequently - due to incarceration - ends up in the death of the patient. In about one-third of the approx. 800,000 laparotomies there is an indication for surgery. In recent decades different mesh materials and various operational strategies and techniques have been developed. Thus, it leads to a difficult approach for a generally accepted treatment. As a result, no valid classification system throughout Europe has been established, although different systems already have been published by some authors. Materials and Methods: In this study 324 patient were examined from 2005 to 2009 at the University Hospital Wuerzburg. On the basis of these patienta, a database containing the „Wuerzburg Incisional Hernia Classification“ was created along with other collected perioperative data. Additionally, these data were analyzed statistically. The Wuerzburg Incisional Hernia Classification includes the hernia value (number of condition), the morphology, the hernial gap (size) and the individual patient's risk profile. A follow up survey in the terms of recurrent hernia (primary endpoint), perioperative complications and chronic pain (secondary endpoints) was done by telephone and letter to the patient and, if necessary, to the patient´s family doctor. Results: 324 patients were divided into subgroups with ventral and incisional hernias. Between and within these groups statistically relevant differences can be found. Patients suffering from incisional hernias were significantly older, suffered significantly more often from malignant disease and a larger hernial size. Likewise, significantly higher risk scores can be reported. Incisional hernias, as given in the „Wuerzburg abdominal wall algorithm“, were mostly treated with alloplastic mesh material, whereas Ventral hernia patients rather received the conventional suture techniques. The open IPOM technique was applied more often in larger hernias (median) compared with the laparoscopic technique. Incisional hernia suffered more frequently from recurrent hernias than patients with ventral hernias. More than half of all hernias after open appendectomy led to a recurrent hernia. Additionaly, hernias, located on the linea alba, exhibited a significantly increased risk for recurrence. History of hernias, the emergency basis of the primary operation and a known surgical collagen disease could be identified as independent risk factors in incisional hernias. In addition smoking was identified as independent risk factor in the subgroup of recurrent hernias. The sublay technique was identified as the safest method, because only every ninth patients developed a recurrent hernia. Incisional hernias led to increased postoperative healing impairment, to a higher amount of movement restriction and paresthsia in the operated area. Patients who underwent IPOM laparoscopic surgery suffered increasingly from postoperative pain and chronic pain when sitting and walking. Operations in sublay technique lasted significantly longer than laparoscopic IPOM operations. Likewise, the hernial gap size was significantly larger and aspired peritoneal shimming of 5 cm (overlapping) was observed significantly more frequently. Discussion: An agreement on a universally accepted classification of incisional hernias is still pending. The „Würzburg Incisional hernia classification“ has been used successfully for years and provides a tailored approach for each patient. A simple concept providing information about the hernia value, morphology, size and risk profile. In comparison of IPOM and Sublay the latter method leads to less recurrent hernias and less postoperative pain due to any "favorable denervation" by the elaborate retromuscular technique. Large, usually medially located hernias led to increased Recurrence in the opern IPOM technique. To question is whether a stress-free adaption is given due to the lateral abdominal muscles´ retraction forces. An alternative technique should be considered (flap). The laparoscopic IPOM technique led to 28% recurrence. After data analysis needs to be discussed, whether the mesh size was selected inadequately. The literature research provided information about recurrence mostly on the mesh´s margin. Additionally, the used suture material is an important object of discussion (conversion of non-absorbable sutures to absorbable) in laparoscopic IPOM and the controversial technique of transfascial suture as a cause of chronic pain. Attention must be payed to cause and circumstances of the primary operation, which have led to hernia, but also fundamentally the 'palliative' situation of hernia recurrence due to preexisting disorders of collagen metabolism. There is debate whether the cause of hernia is more likely a matter of technique in younger patients and risk factor or infection in elderly patients. A general recommendation for allocation to the surgical procedure for incisional hernias can not be given at the time, the pending issues relating to mesh selection and fixation technique, overlapping peritoneal fixation and number of sutures must be answered urgently in prospective studies consisting of a substanstial number of patients.

Diss. nat. sc. Zurich, 2003 ; ETH Nr. 15008. / Literaturverz.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Large-scale laminated safety glass is increasingly used in the public and private sector for example museums, jewelers or villas. Special safety is provided by these glasses in layered combination with polycarbonate sheets. Due to the low weight and its high tensile elongation comparing glass of the same thickness, highly transparent polycarbonate is suitable for safety-relevant components. Because of the dimensional limitation in the extrusion process, joining polycarbonate compounds are necessary for large-area joint of this laminated safety glass. According to the present state of the art, a transparent weld joint of polycarbonate is not possible. Within the scope of the project, polycarbonate joints were produced by infrared welding and adhesive bonding. The transparency of the joints was realized by varying the process parameters, for example the heating time. Additionally the present study focusses on a new innovative light intensity measurement, because conventional optical test methods can only subjectively assess the transparency and quality of the compound and the welding seam. The principle is based on the transmission of the welded and polished polycarbonate sample by means of a laser and the measurement of the current at the connected photoelectric cell, which is proportional to the intensity of the laserlight. This enables a qualitative evaluation of the joining dimension and -quality such as structural changes over the entire sample width. The results of this objective method correlate with the width of the stress distribution around the joining level, which are made visible with the photoelasticity using a polariscope and thus contribute to a better process understanding.

Stem cells are crucial players during development, homeostasis and tissue regeneration and their interactions with the surrounding microenvironment are key to regulate stem cell fate. The skull's stem cell niches reside in the fibrous joints that connect flat bones of the skull. In the embryo, bone and sutures develop in concert to form a complex, multi-facted structure that requires interaction with multiple differentiating cell types to maintain balance between growth and differentiation. Disruption of this balance drives changes in size and shape of skull bones and can severely impact quality of life. Cranial sutures, often seen as simple extracellular matrix-rich structures bridging the rigid plates of the skull, are major actors in craniofacial morphogenesis of as they harmonize bone growth with expansion of the developing brain and participate in providing osteoblasts during repair. The complexity of the extracellular environment and the important role for sutures in skeletal development makes these niches a compelling structure to investigate how interactions with the surrounding microenvironment can modulate stem cells fate. The key role of sutures in development is highlighted by the numerous severe dysmorphisms arising from failure to maintain suture patency. The ability of the suture to respond to brain growth or trauma and the dysmophisms presented by patients with defective sutures is mediated by both biochemical and mechanical cues but the cell biology of these niches remains elusive, especially during their development. In particular, few studies have shed light on the underlying cellular behaviors behind microenvironmental regulation of cranial suture stem cell fate and what role mechanical inputs play in the establishment of this niche. In my thesis, I addressed gaps in our understanding of suture biology by characterizing the suture stem cell niche microenvironment and exploring how cell-ECM interactions serve as regulators of suture stem cell fate. Making use of various microscopy and analytical techniques I first characterized the composition of the microenvironment in a developing suture niche, such as organization of ECM, cytoskeleton and nuclear morphologies. My work builds on an incomplete transcriptional understanding of suture cell development, such that specific genetic markers are rarely useful for identifying distinct suture cell populations during its morphogenesis. By applying shape description tools to parse suture cells and test whether shape correlates to cell identity, we concluded that suture nuclei are distinct and less spherical than those of other cranial tissues. Using 'global' markers such as nuclear stains, I have also identified physical distinctions between suture nuclei and neighboring tissues, indicating that cell shape is an integral part of midline suture identity and can be used to explore coordination of fate choice and morphogenesis in this enigmatic structure. In addition, I present evidence that supports that maturation of extracellular matrix begins during early stages of suture development. In particular, embryonic midline sutures express high levels of fibrillary collagen, which contributes to the formation of a complex extracellular environment that provides the suture with physical properties distinct from those of developing bones. My work shows the presence of cell-ECM and cell-cell adhesions in the developing midline sutures, as well as a complex actin cytoskeleton that is, in part, mediated by physical stresses resultant from underlying brain expansion. Secondly, I aimed to address how perturbations in ECM composition can affect cell specification. To investigate the importance of ECM maturation in regulating suture cell fate I inhibited the function of lysyl oxidase, a collagen crosslinker, during embryonic development. Disruption of collagen crosslinking altered expression of collagen and ECM receptor encoding genes. In addition, this inhibition induced changes in the shape and size of collagen fibers in the embryonic midline suture and decreased tissue bulk stiffness relative to WT. These abnormal properties of the ECM impact tissue delineation in the cranial mesenchyme through nuclear shape analyses. This might be explained by observed changes in the composition of the nuclear envelop of suture cells as we find altered lamin concentration and localization upon lysyl oxidase inhibition. The work developed during myPhD steps away from the traditional genetic approaches used to study the embryonic suture and provides the first in-depth analysis of the physical properties of the developing midline suture at stages preceding known establishment of the niche. The various methods and analyses applied reveal a complex organization of embryonic suture ECM and its tight relationship with shape and fate in this tissue. This work serves as a foundation for future studies that can explore the mechanisms through which ECM regulates fate and development of the suture niche, and potentially skeletal development more generally.

Für die Versorgung intraligamentärer vorderer Kreuzbandrupturen wurde bei Patienten im Wachstumsalter, aufgrund der Sorge vor dauerhaften Wachstumsstörungen durch eine Schädigung der Wachstumsfugen, eine Vielzahl verschiedener operativer Techniken entwickelt. Noch hat sich keines der praktizierten Therapieverfahren eindeutig etablieren können. In dieser Arbeit wurden verschiedene aktuell angewandte Operationsverfahren hinsichtlich ihrer klinischen Ergebnisse und Risiken bei Patienten bis zu einem Alter von zwölf Jahren und vergleichend für alle Patienten im Wachstumsalter, untersucht. Hierfür wurden zum einen in einer retrospektiven nationalen Multicenterstudie Patienten im Alter von bis zu zwölf Jahren, die mit einer vorderen Kreuzbandoperation versorgt worden waren, nachuntersucht. Zum anderen wurden im Rahmen einer systematischen Literaturanalyse die Literaturdatenbanken Medline und Embase, die Cochrane Library sowie die Springer- und die Thieme-Verlagsdatenbank durchsucht und operative Versorgungen von Patienten im Wachstumsalter mit einer vorderen Kreuzbandruptur erfasst. In den zehn Kliniken, die in die Multicenterstudie eingeschlossen waren, wurden 25 Patienten nachuntersucht. In der systematischen Literaturanalyse wurden insgesamt 59 Artikel mit 860 operativen Versorgungen von Patienten im Wachstumsalter erfasst. Die Kreuzbandnaht zeigte insgesamt schlechtere klinische Ergebnisse als die Kreuzbandersatzplastik. Fugenkreuzende und fugenschonende Operationstechniken führten zu ähnlich guten klinischen Ergebnissen. Die Rate an Beinlängendifferenzen oder Achsenabweichungen war jedoch bei den fugenschonenden Techniken deutlich höher. Zwischen den verwendeten Transplantaten (Patellasehne, Hamstring, Quadrizepssehne, Fascia lata und Allograft) und auch zwischen gelenknaher und gelenkferner Transplantatfixierung wurden keine wesentlichen Unterschiede in den Ergebnissen festgestellt. Hinsichtlich der Technik zur Bohrung des femoralen Knochenkanals war der anteromediale Zugangsweg nicht mit einer höheren Rate an Beinlängendifferenzen oder Achsenabweichungen assoziiert als der transtibiale Zugang. Insgesamt lassen sich für Patienten im Alter von bis zu zwölf Jahren mit einer Kreuzbandplastik gute bis sehr gute klinische Ergebnisse erzielen. Die Gefahr mit der Operation eine irreversible Beinlängendifferenz oder Achsenabweichung zu verursachen ist jedoch beachtlich und bei Patienten bis zu zwölf Jahren vermutlich größer als bei älteren Patienten, die sich kurz vor Abschluss ihres Wachstums befinden.

Large-scale laminated safety glass is increasingly used in the public and private sector for example museums, jewelers or villas. Special safety is provided by these glasses in layered combination with polycarbonate sheets. Due to the low weight and its high tensile elongation comparing glass of the same thickness, highly transparent polycarbonate is suitable for safety-relevant components. Because of the dimensional limitation in the extrusion process, joining polycarbonate compounds are necessary for large-area joint of this laminated safety glass. According to the present state of the art, a transparent weld joint of polycarbonate is not possible. Within the scope of the project, polycarbonate joints were produced by infrared welding and adhesive bonding. The transparency of the joints was realized by varying the process parameters, for example the heating time. Additionally the present study focusses on a new innovative light intensity measurement, because conventional optical test methods can only subjectively assess the transparency and quality of the compound and the welding seam. The principle is based on the transmission of the welded and polished polycarbonate sample by means of a laser and the measurement of the current at the connected photoelectric cell, which is proportional to the intensity of the laserlight. This enables a qualitative evaluation of the joining dimension and -quality such as structural changes over the entire sample width. The results of this objective method correlate with the width of the stress distribution around the joining level, which are made visible with the photoelasticity using a polariscope and thus contribute to a better process understanding.

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Das Laserstrahlschweißen im Karosseriebau ist zu einem konventionellen Fügeverfahren geworden. Dies gilt unabhängig von der Art der Strahlquelle, der Strahlführung und für die gesamte Sicherheits-, Steuerungs-, Automatisierungs- und Vorrichtungstechnik. Mehr und mehr Baugruppen sind speziell für die Laserverfahren konstruiert, nutzen deren spezifischen Eigenschaften gezielt aus und können nicht mehr mit anderen Fügeverfahren hergestellt werden. Unterschiedliche Schweißnaht-Merkmale sind nicht durch die Lasertechnik verursacht, sondern zumeist in ungünstigen Spannbedingungen oder Bauteil-, Werkstoff- oder Beschichtungsabweichungen begründet. Trotz der hohen Präzision aller Fertigungskomponenten treten durch die Sensibilität des Fügeprozesses bedingte systematische und stochastische Nahtunregelmäßigkeiten auf. Systematisch erkennbare Ursachen sind die wenigen hundertstel bis zehntel Millimeter Bauteilgeometrie-, Positions- oder Beschichtungsabweichungen bzw. Toleranzen, deren umfassende Beherrschung noch aussteht. Unabhängig davon treten scheinbar zufällige Unregelmäßig-keiten trotz allseits optimaler Bedingungen auf. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde eine Methode entwickelt, um aus Prozesssignalen mit einer erstaunlich einfachen Vorgehensweise entstandene Schweißnahtmerkmale zu prognostizieren. Die Merkmalseinteilung lehnt sich an der maßgeblichen Prüfvorschrift an und erreicht schon in dieser frühen Entwicklungsphase einen guten bis sehr guten Bewertungsgrad. Begründet und untermauert wird diese Methode mit der Erweiterung der bestehenden Modellvorstellung zur Laserstrahl-(Stahl)Werkstoff-Wechselwirkung vom Einschweißen zum Ver-schweißen der Nahtform I-Naht am 2-Blech Überlappstoß verzinkter Bleche. Die Vorgänge im Schweißprozess für jedes prognostizierbare Nahtmerkmal sind skizziert, begründet und mit den Prozessemissionen in Zusammenhang gebracht. / The laser welding in the car body shop has become a conventional joining process. This is independent from the type of the laser beam source, the course of the radiation and for the complete safety-, control-, automation- and equipment-technology. More and more modules are especially designed for the laser procedure, use their specific characteristics and cannot be produced by any other joining processes. Different characteristics of welds are not caused by the laser technique, but mostly due to unfavourable clamping conditions or because of tolerances of parts, material or coating. Despite the big precision of all production components, systematic and stochastic welding imperfections appear due to the sensibility of the joining process. Systematically identifiable causes are the deviations or tolerances of a few hundredths to tenths of a millimetre concerning the component’s geometry, positions and coatings, whose complete control is still due. Independent from that appear seemingly random irregularities, despite the well-optimal conditions. In result to this work, a method for pre-calculating welding characteristics through an amazingly simple approach was developed. The classification is based on the test specification and achieved even at this early stage of development a good or very good rating level. This method is justified and supported through the addition of the already existing image of the model to the laser/material interaction; from weld-in to the weld-together of square butt form- seams on 2 zinc coated sheets lap joint. The transactions within the welding process for each pre-calculated seam-characteristic are outlined, justified and related to the process emissions in context.