Techn. Hochsch., Diss., 2000--Aachen.

Universiẗat, Diss., 2001--Stuttgart.

Zugl.: Karlsruhe, Techn. Univ., Diss., 2008

Zugl.: Berlin, Techn. Universiẗat, Diss., 1991. / Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 1991.

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.

Das Exzellenzcluster MERGE in Chemnitz entwickelte ein Fertigungsverfahren, welches ein Werkstoff herstellt. Dieser Werkstoff ist vielseitig einsetzbar. So kann er z.B. in einem Automobil als ein modernes Steuerungselement dienen. Ein zentraler Bestandteil dieses Werkstoffes ist eine Schicht aus Piezokristallen. Aus diesen Kristallen besteht ebenfalls ein Piezosensor. Da der Piezosensor im Bereich des Structural Health Monitorings (SHM) oft verwendet wird, soll der Werkstoff auf seine Einsetzbarkeit als Sensor im diesen Bereich überprüft werden. Das SHM beschreibt die periodische Begutachtung des Bauteils auf das Vorhandensein eines Schadens. Bestimmt wird der Schaden indem Signaleigenschaften des vom Sensor aufgenommenen Signals untersucht werden. Anhand der Veränderung dieser Signaleigenschaften kann der Zustand des Bauteils bestimmt werden. In dieser Arbeit wird eine rechteckige Metallplatte aus Aluminium als Bauteil untersucht. Dieses Bauteil wurde zur Verstärkung der Steifigkeit mit einer Schicht aus Glasfasern beklebt. Angeregt und Beschädigt wird das Bauteil durch eine Prüfmaschine. Die Beschädigung des Bauteils erfolgt durch die Erhöhung der Intensität der Kraft. Als Signaleigenschaften werden in der Arbeit die Kurzzeitenergie und die Intensität der Frequenzanteile des aufgenommenen Signals vom Werkstoff untersucht.

Die generative Fertigung stellt eine Schlüsseltechnologie der Zukunft für weite Teile der Wirtschaft dar. Der Prozess des Plasma-Pulver-Auftragschweißens soll eine Lücke im bestehenden Portfolio an generativen Prozessen schließen. Zunächst wurde der klassische Beschichtungsprozess an die Erfordernisse der generativen Fertigung angepasst. Im Ergebnis konnten Bauteile, welche aus bis zu vier verschiedenen Materialen bestehen können, prozesssicher generiert werden. Die anschließende Betrachtung des Einflusses der Systemparameter auf das Bauteil ergab, dass die Haupteinflussgrößen auf die Bauteilgeometrie die Schweißstromstärke, die Schweißgeschwindigkeit, der Pulvermassestrom sowie die Plasmagasmenge sind. Die Bauteildichte sowie der Pulverausnutzungsgrad zeigen keine signifikanten Änderungen innerhalb des hier betrachteten Bereiches. Im Mittel konnte eine relative Bauteildichte von 98,7 % und ein Materialausnutzungsgrad von 77 % bestimmt werden. In Summe ist der Prozess durch eine stabile Auftragscharakteristik mit mindestens vergleichbaren Eigenschaften zu bestehenden Systemen zu bewerten und sehr gut als generativer Prozess, insbesondere für die Herstellung von mehrkomponentigen Bauteilen, geeignet. / Additive manufacturing is one of the key technologies of the future for large parts of the economy. The process of plasma powder deposition welding is intended to close a gap in the existing portfolio of generative processes. First, the classical cladding process was adapted to the requirements of additive manufacturing. As a result, components, which can consist of up to four different materials, could be reliably generated. The subsequent consideration of the influence of the system parameters on the component showed that the main influencing variables on the part geometry are the welding current, the welding speed, the powder flow rate and the plasma gas volume. The component density as well as the powder utilization rate show no significant changes within the range considered here. On average, a relative component density of 98.7 % and a material utilization rate of 77 % could be determined. In sum, the process can be characterized by a stable application characteristic with at least comparable properties to existing systems and is very well suitable as an additive manufacturing process, especially for the production of multi material components.

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.

In dieser Arbeit werden Methoden für die Inline-Überwachung umgeformter Blechteile mittels 2D-Bildverarbeitung entwickelt und deren Sensitivität hinsichtlich der Erkennung von Bauteilfehlern sowie deren Robustheit gegenüber den im Presswerk vorherrschenden lage-, umgebungs- und prozessbedingten Störeinflüssen untersucht. Um ein breites Spektrum möglicher Störeinflüsse abdecken zu können, wird ein repräsentativer Bauteiltyp ausgewählt. Dabei handelt es sich um ein PKW-Türinnenblech. Zur flächendeckenden Erfassung des ausgewählten Bauteiltyps wird ein Versuchsstand in Form eines über dem Auslaufband befindlichen Mehrkamerasystems in eine Pressenstraße integriert. Unter Berücksichtigung von Störeinflüssen werden die Methoden der nachbarschafts- und intensitätsbasierten Detektion systematisch erarbeitet. Beide Methoden basieren auf dem Prinzip der Anomaliedetektion, um die Erkennung neu auftretender Fehlervarianten zu ermöglichen. Als Datenbasis für die Evaluierung der Methoden dienen die mittels Versuchsstand aufgezeichneten Bilder von Bauteilen des ausgewählten Typs aus verschiedenen Produktionschargen.:Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Abkürzungsverzeichnis Formelzeichen 1 Einleitung 1.1 Motivation 1.2 Verfolgter Lösungsansatz und Eingrenzung der Arbeit 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Stand der Technik 2.1 Grundlagen zur Klassifizierung von Qualitätsfehlern 2.2 Grundlagen zu Anforderungen an Inline-Überwachungssysteme 2.3 Bestehende Verfahren zur optischen Überwachung mittels 3D-Formerfassung 2.3.1 Lichtschnittverfahren 2.3.2 Streifenprojektion und andere Methoden der strukturierten Beleuchtung 2.4 Grundlagen zur optischen Überwachung mittels 2D-Bildverarbeitung 2.4.1 Rechnergestützte Repräsentation von Bildern 2.4.2 Geometrische Transformationen von Bildern und Bildähnlichkeit 2.4.3 Bildakquisition und Beschreibung von Kameras 2.4.4 Beleuchtungsanordnungen 2.4.5 Zusammenspiel von Beleuchtung und Bildverarbeitung 2.5 Bestehende Verfahren zur optischen Überwachung mittels 2D Bildverarbeitung 2.5.1 Systeme mit bewegter Kamera 2.5.2 Systeme mit stationären Kameras 2.5.3 Lösungsansätze für verwandte Problemstellungen 2.6 Bestehende Verfahren zur Inline-Überwachung basierend auf weiteren Prinzipien 2.7 Fazit 3 Zielstellung 4 Anforderungsanalyse und Konzeptentwicklung 4.1 Testumgebung und Bauteilauswahl 4.2 Anforderungsanalyse 4.2.1 Sensitivität der Detektion von Bauteilfehlern 4.2.2 Robustheit der Inline-Überwachung 4.2.3 Inline-Fähigkeit, Skalierbarkeit und Transparenz 4.3 Versuchsstand 4.4 Aufbau der Datenbasis 4.5 Konzept für die Inline-Überwachung 4.6 Zusammenfassung 5 Methoden zur Vorverarbeitung 5.1 Kompensation von Lageabweichungen 5.1.1 Definition Lagevariation und -abweichung 5.1.2 Bildverarbeitungstechnische Repräsentation der Soll-Lage 5.1.3 Vorüberlegungen zur Lagekompensation 5.1.4 Eignung von Bildregistrierungsverfahren 5.1.5 Evaluierung und Optimierung 5.2 Vordergrund-/Hintergrundtrennung 5.2.1 Herausforderungen bei der V/H-Trennung 5.2.2 Lösungsansatz für die V/H-Trennung 5.2.3 Evaluierung der eingeschränkten V/H-Trennung 5.2.4 Vollständige V/H-Trennung 5.3 Zusammenfassung 6 Fehlererkennung mittels Anomaliedetektion 6.1 Lernprinzip und Umsetzung als Online-Algorithmus 6.2 Intensitätsbasierte Detektion 6.2.1 Verfahrensbeschreibung 6.2.2 Analyse des Verfahrens 6.3 Nachbarschaftsbasierte Detektion 6.3.1 Verfahrensbeschreibung 6.3.2 Analyse des Verfahrens 6.4 Zusammenfassung 7 Evaluierung und Optimierung 7.1 Versuchsvorbereitung 7.2 Optimierung von Parametern 7.3 Statistische Auswertung 7.4 Ergebnisse und Schlussfolgerungen 8 Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anhang Anhang A Komponenten des Versuchsstandes und deren Interaktion Anhang B OpenCV-Methoden für die merkmalsbasierte Registrierung Anhang C Implementierung von ECC unter Nutzung von OpenCV Anhang D Parameter für die Evaluierung der Bildregistrierung Anhang E Beispielrechnung für mehrstufiges ECC-Verfahren Anhang F Algorithmen

Nitridbasierte LEDs bilden nicht nur die Basis für eine effiziente weiße Lichterzeugung, sondern halten auch durch eine Vielzahl weiterer Applikationen, wie zum Beispiel als Emitter bei der Pulsvermessung bei smart wearables oder auch in Displays, in unser Leben Einzug. Die Untersuchung der physikalischen Effekte, welche die elektrooptischen Eigenschaften (AlGaIN)N-basierter LEDs, insbesondere die Effizienz, bestimmen, sowie deren Abhängigkeit von der Emissionswellenlänge und vom Betriebsstrom der LED, ist Gegenstand dieser Arbeit. Es wird ein physikalisches Model zur Beschreibung der Strom-Spannungscharakteristik moderner blaue LEDs aufgestellt. Dieses bringt die LED-Spannung mit der internen Rekombinationsdynamik in Verbindung und ermöglicht somit die Vorhersage der Effizienz aus der Bestimmung rein elektrischer Kenngrößen. Die physikalische Ursache für den Effizienzabfall blauer sowie grüner LEDs im Bereich hoher Ströme war lange Zeit Gegenstand einer intensiv geführten Debatte in der Literatur. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Konzept zur Visualisierung von Auger-Prozessen kann bewiesen werden, dass dieses auch als Droop bezeichnete Problem auf Auger-Rekombination zurückzuführen ist. Aufbauend auf diesem Befund wird ein neuartiges Konzept zur Abmilderung des Droops aufgezeigt: Durch gezielte Einbringung einer dreidimensionalen Struktur lässt sich der Ladungsträgertransport verbessern und somit der Verlustkanal bei hohen Stromdichten verringern.:1 Einleitung 2 Grundlagen 3 Exemplarische Herleitung grundlegender Kenngrößen einer typischen LED 4 Effizienzuntersuchungen an SQWs unterschiedlicher Wellenlänge 5 Untersuchung der Kleinstromeffizienz 6 Der Droop – Untersuchung des Hochstromverlustkanals 7 Verminderung des Droops - V-förmige Defekte zur Löcherinjektion 8 Zusammenfassung / III-Nitride based LEDs not only constitute the basis for an efficient generation of white light, but they also play an increasingly important role in our lives by many new applications such as vital sign monitoring with smart wearables or displays. The identification of the underlying physical effects governing the electrooptical characteristics, especially efficiency, and their dependency on LED emission wavelength and operation current is the focus of this work. A physical model describing the current-voltage characteristics of modern blue LEDs is developed. This model correlates the LED voltage with its internal recombination dynamics and thus enables the prediction of the LED efficiency out of purely electrically acquired key figures. The physical root cause for the efficiency decrease of blue and green LEDs towards higher currents was intensively debated in the literature for many years. In this work a concept to visualize Auger processes is developed. This way, it can be shown that the high current efficiency decrease, also known as Droop, can be attributed to Auger recombination. Based on this conclusion a new concept to mediate the Droop is shown: By employing three-dimensional hole injecting layers in the epitaxial structure, the carrier transport can be improved, which is a lever to decrease the Droop.:1 Einleitung 2 Grundlagen 3 Exemplarische Herleitung grundlegender Kenngrößen einer typischen LED 4 Effizienzuntersuchungen an SQWs unterschiedlicher Wellenlänge 5 Untersuchung der Kleinstromeffizienz 6 Der Droop – Untersuchung des Hochstromverlustkanals 7 Verminderung des Droops - V-förmige Defekte zur Löcherinjektion 8 Zusammenfassung