Ziel des Forschungsvorhabens ist es, unter der Verwendung des Hochgeschwindigkeitsflammspritzens (HVOF) und neu entwickelten SiC - Verbundpulvern hoch SiC - haltige Spritzschichten für den kombinierten Verschleiß- und Korrosionsschutz herzustellen. Da sich SiC in reiner Form spritztechnisch nicht verarbeiten lässt, besteht zunächst die Aufgabe SiC - Verbundpulver zu entwickeln, in denen Reaktionen der SiC - Partikel mit Matrix während der spritztechnischen Verarbeitung weitgehend vermieden werden, und eine gute Benetzung der SiC - Partikel erfolgt. Auf der Grundlage phasentheoretischer Überlegungen werden unterschiedliche Matrixlegierungen für das Herstellen neuartiger SiC - Verbundpulver entwickelt. Eine Grundlage dieser theoretischen Untersuchungen ist eine umfassende Literaturrecherche zum Benetzungsverhalten von Siliziumkarbid sowie das Ermitteln spezifischer Materialkennwerte. Die Untersuchungen zeigen auf, dass die Zersetzung von SiC im Bereich der Primärkristallisation der entsprechenden Matrixlegierungen erfolgt. Legierungszusammensetzungen, die Legierungszustandspunkte außerhalb der die Primärkristallisation begrenzenden eutektischen Rinne aufweisen, ermöglichen es, die Reaktivität der Matrixlegierung mit den SiC - Partikeln zu reduzieren und ein ausreichendes Benetzen zu realisieren. Auf Basis dieser Untersuchungen werden für kombinierte Verschleiß- und Korrosionsbeanspruchungen Matrixlegierungen auf Ni - bzw. Co - Basis entwickelt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens werden agglomerierte und gesinterte, sowie mechanisch gemischte Pseudolegierungen auf unterschiedlichen HVOF Systemen spritztechnisch verarbeitet. Die detaillierten Untersuchungen dokumentieren, dass es möglich ist, hoch SiC - haltige Spritzschichten für Verschleiß- und Korrosionsanwendungen mittels HVOF herzustellen. Bei der Korrelation des SiC - Gehalts in den Spritzschichten zu den Prozessparametern kann ein deutlicher Zusammenhang zwischen der Prozesstemperatur sowie der Verweilzeit im Heißgasstrahl und dem SiC - Gehalt aufgezeigt werden. In den Untersuchungen können keine Zersetzungserscheinungen in den Spritzschichten nachgewiesen werden. Im Rahmen der vorwettbewerblichen Untersuchungen konnten die metallurgischen und prozesstechnischen Grundlagen für das Herstellen hoch SiC -haltiger Verbundschichten erarbeitet werden. Trotz der Komplexität der Zusammenhänge ergeben sich eindeutige, wissenschaftlich abgesicherte Richtlinien für die industrielle Umsetzung eines derartigen Schichtsystems, mit dem bis zu 60 Prozent der Beschichtungskosten für mittlere Verschleißbeanspruchungen eingespart werden können.

Die Arbeit behandelt am Beispiel von flachsfaserverstärktem Polypropylen die Verarbeitung von naturfaserverstärkten Thermoplasten im Spritzgießverfahren und die resultierenden Verbundeigenschaften. Im Grundlagenteil der Arbeit werden die Flachsfasern mit ihren besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften vorgestellt, die theoretischen Grundlagen zur Suspensionsrheologie, der Beschreibung von räumlichen Orientierungszuständen, zur Faser-Makrostruktur-Ausbildung und zum Spannungs-Verformungsverhalten von kurzfaserverstärkten Thermoplasten dargelegt. Phänomenologisch wird das rheologische Verhalten der flachsfasergefüllten thermoplastischen Schmelze charakterisiert. Weiterhin wird der Formfüllvorgang simuliert. Für die Bewegung der in der Schmelze mitgeschleppten Fasern werden die für konventionelle Kurzfasern gebräuchlichen Berechnungsansätze benutzt und deren Vorhersagegenauigkeit für flachsfaserverstärktes Polypropylen anhand experimenteller Ergebnisse beurteilt. Die resultierende Verbundsteifigkeit wird mit einem analytischen Modell unter Berücksichtigung der Orientierungssituation und Zuhilfenahme von mikromechanisch berechneten Faserkennwerten bestimmt. Abschließend wird der Einfluss technologischer und konstruktiver Parameter dargelegt.

In der Arbeit wird das Verdichtungsverhalten von halm- und stengelförmiger Biomasse (Getreidestroh, Heu, Leinstroh) im Hochdruckbereich beschrieben mit dem Ziel der Herstellung eines Festbrennstoffes in Schüttgutform. Als Versuchseinrichtung wird eine Stempelpresse mit kreisförmigem Werkzeugquerschnitt genutzt. Das Halmgut wird unzerkleinert mit einem Feuchtegehalt von 12…16% unter Einwirkung von Drücken bis zu 250 MPa ohne Zugabe von Bindemitteln verpreßt. Es wird, abgeleitet aus den Versuchsergebnissen, eine neue Verdichtungsgleichung erstellt, die für das Verdichten von unzerkleinertem Halmgut (Feuchte bis 16%) im Hochdruckbereich gültig ist. Der Einfluß der jeweiligen Gutart wird in entsprechenden Konstanten berücksichtigt. Die Eigenschaften der hergestellten Briketts, wie u. a. Bindungsverhalten und Festigkeit, wurden untersucht. Zur Bestimmung der Abrieb- und Scherfestigkeit werden Testmethoden und -geräte angepaßt bzw. neu entwickelt. Die Ergebnisse der theoretischen und experimentellen Betrachtungen fließen in die Konzeption eines Brikettierverfahrens ein. Der Funktionsnachweis des Verfahrens wird durch den Bau und Test eines Prototypen erbracht.

Die Arbeit behandelt ausgewählte Aspekte der Ausbildung strömungsinduzierter Orientierungen und deren Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften in spritzgegossenen LCP-Formteilen. Es werden die Grundlagen zum rheologischen Verhalten von LCP, zum Füllvorgang und zur Orientierungsausbildung beim Spritzgießen sowie zu den Methoden der Orientierungsuntersuchung zusammengefaßt. Rheologische Untersuchungen werden aus der Sicht der praktischen Kennwertermittlung durchgeführt. Dabei wird die Abhängigkeit der Viskosität von der Düsenlänge und von der thermo-rheologischen Vorgeschichte analysiert sowie eine Viskosimeter-Vorrichtung für die Spritzgießmaschine vorgestellt und erprobt. Die umfangreiche Analyse verarbeitungsinduzierter Formteileigenschaften behandelt schwerpunktmäßig Orientierungsphänomene in der Wanddickenrichtung. Die Orientierungseffekte werden durch Grauwertmessungen erfaßt. Ein Meßaufbau mit einer kalibrierten Mikroskop-Digitalkamera-Kombination ermöglicht die reproduzierbare, effektive Messung der Grauwerte in hoher Ortsauflösung und damit eine über die bisher bekannten qualitativen Vergleiche hinausgehende quantitative Auswertung. Anhand der Grauwertverläufe wird der Einfluss technologischer und konstruktiver Parameter auf die Orientierungsstruktur dargelegt und mit Ergebnissen der Computersimulation verglichen. Durch parallele Messung anisotroper mechanischer Kennwerte und Orientierungsmerkmale werden richtungsabhängige Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bestimmt.

Wachsende Anforderungen an die Qualität von Formteilen sowie die Globalisierung der Märkte für Kunststoffprodukte zwingen die kunststoffverarbeitenden Unternehmen, neue moderne Methoden zur Qualitätsverbesserung und zur Kostensenkung einzusetzen. Eine Untersuchung zum Stand der Forschung ergab, dass eine Null-Fehler-Produktion beim Spritzgießen bisher nicht gegeben ist. Die vorliegende Arbeit beschreibt einen Beitrag zur Qualitätssicherung durch ein prozessnahes Qualitätsmanagement mit dem Ziel, eine kontinuierliche Qualitätsüberwachung und eine Qualitätsregelung für jedes produzierte Formteil zu ermöglichen. Durch den Einsatz von statistischen Versuchsplänen werden die Herstellungsbedingungen beim Spritzgießen optimiert und Modelle zur Einstellung der Maschine sowie zur Überwachung der Qualitätseigenschaften gebildet. Aufbauend auf diesen Modellen wird ein adaptives Regelungssystem entworfen, um Qualitätsabweichungen zu verhindern.

Algae offer as much as 30 times greater biomass productivity than terrestrial plants, and are able to fix carbon and convert it into a number of interesting products. The numerous challenges in algae production and use extend across the entire process chain. They include the selection of suitable algal phyla, cultivation (which takes place either in open ponds or in closed systems), extraction of the biomass from the suspension, through to optimal use of the obtained biomass. The basic suitability of aquatic biomass for material use and energy supply has been demonstrated in a large number of studies. Numerous research projects are concerned with identifying the optimal processes to enable its widespread implementation. [... aus der Einleitung]

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A passive recirculation of hydrogen using ejectors is effective and efficient only in a limited operating window, which kept ejectors until recently from being integrated into automotive fuel cell systems, where a more dynamic operation is expected. Strategies like parallel setup or a PWM-drive employed to expand the operating window demand reliable control algorithms. Such algorithms can greatly benefit from the predictive power a mathematical model. In a fuel cell system, the anode and cathode side cannot be separated, and a mathematical description should encompass all components to a reasonable degree, to allow the model to run on a low power automotive-grade platform in real time. This contribution demonstrates an approach to reduce the computation expense of the mathematical model.

Modeling the interaction of a silicon (Si) surface with a pointed asperity is a crucial step towards the understanding of several phenomena related to machining of this important semiconductor. If subjected to pressure or contact loading, Si undergoes a series of stress-driven phase transitions accompanied by large volume changes. We developed a finite deformation constitutive model that captures the semiconductor-to-metal (cd-Si ➙ β-Si) and metal-to-amorphous (β-Si ➙ a-Si) transitions within the framework of thermodynamics with internal variables. The model was implemented as a user material subroutine for the finite element code Abaqus/Std. in analogy to pressure sensitive, rate independent, non-associated, non-smooth multisurface plasticity. Material parameters were identified from indentation load-displacement curves in (111)-Si using a Berkovich indenter tip. The constitutive model was verified by successfully predicting the load-displacement curves for different indenters, the residual surface profile, as well as the size and shape of the transformation zone under the indenter tip as compared to TEM results.

Ausgehend von der Feststellung, dass in Deutschland bislang kein quantitatives Verfahren zur Beurteilung der Sicherheit von Bahnübergängen existiert, wurde in der vorliegenden Arbeit ein Vorschlag für ein solches Verfahren entwickelt. Das zugrunde liegende Risikomodell ermöglicht es, aus den Parametern eines einzelnen Bahnübergangs die individuellen Risiken unterschiedlicher Gruppen von Straßenverkehrsteilnehmern sowie das kollektive Risiko des Bahnübergangs abzuschätzen. Zur Bewertung dieser Risiken wurden Vorschläge für Akzeptanzkriterien hergeleitet. Ein weiterer Teil der Untersuchung beschäftigte sich mit der Ermittlung und Bewertung risikoreduzierender Maßnahmen. Das Verfahren entstand auf Basis umfangreicher Literaturstudien, qualifizierter Schätzungen und ergänzender empirischer Untersuchungen. Der Neuigkeitswert des Modells – auch vor dem Hintergrund der aus dem Ausland bekannten Ansätze – besteht in der differenzierten Betrachtung nicht nur des einzelnen Bahnübergangs, sondern auch der einzelnen Verkehrsarten und insbesondere der einzelnen zum Bahnübergang hin- und vom Bahnübergang wegführenden Verkehrsströme. Dadurch wird der Erkenntnis Rechnung getragen, dass sich die spezifischen Eigenschaften der Straßenverkehrsteilnehmer sowie der von ihnen genutzten Zu- und Abflusswege auf die Sicherheit auswirken können. Aus den erzielten Erkenntnissen wurden Empfehlungen zur Weiterentwicklung der Regelwerke abgeleitet. Hierzu gehört die Forderung nach einer stärkeren Risikoorientierung der Gestaltungsregeln, die insbesondere die aufgezeigten Einflussfaktoren berücksichtigen müssen.:Abbildungsverzeichnis 6 Tabellenverzeichnis 8 Formelzeichenverzeichnis 9 1 Einleitung 11 1.1 Ausgangssituation 11 1.2 Zielstellung 13 1.3 Abgrenzung 13 1.4 Vorgehen 14 2 Forschungsstand 16 2.1 Risikomodelle 16 2.1.1 Deutschland 16 2.1.2 Europäisches Ausland 21 2.1.3 Nordamerika 26 2.1.4 Asien und Australien 29 2.1.5 Schlussfolgerungen 32 2.2 Verhaltensmodelle 35 2.2.1 Anlagen 35 2.2.2 Abläufe 36 2.2.3 Fehler 38 2.2.4 Schlussfolgerungen 41 2.3 Risikoschwerpunkte 42 2.3.1 Verkehrsarten 43 2.3.2 Unfallsituationen 44 2.3.3 Unfallursachen 45 2.3.4 Schlussfolgerungen 47 3 Systemdefinition 49 3.1 Bahnübergangsanlagen 49 3.2 Straßenverkehrsteilnehmer 52 4 Risikoanalyse 55 4.1 Grundlagen 55 4.2 Entscheidungsbereich 60 4.2.1 Aussetzung 60 4.2.2 Gefährdung 72 4.2.3 Unabwendbarkeit 96 4.2.4 Schadensausmaß 103 4.3 Räumungsbereich 113 4.3.1 Aussetzung 113 4.3.2 Gefährdung 114 4.3.3 Unabwendbarkeit 116 4.3.4 Schadensausmaß 118 4.4 Zusammenfassung 119 5 Risikobewertung 120 5.1 Grundlagen 120 5.2 Methoden 120 5.3 Anwendung 123 5.3.1 Individuelles Risiko 123 5.3.2 Kollektives Risiko 124 5.4 Zusammenfassung 125 6 Risikobeherrschung 127 6.1 Grundlagen 127 6.2 Entscheidungsbereich 128 6.2.1 Aussetzung 128 6.2.2 Gefährdung 129 6.2.3 Unabwendbarkeit 134 6.2.4 Schadensausmaß 134 6.3 Räumungsbereich 135 6.3.1 Aussetzung 135 6.3.2 Gefährdung 135 6.3.3 Unabwendbarkeit 136 6.3.4 Schadensausmaß 136 6.4 Zusammenfassung 137 7 Gesamtverfahren 138 7.1 Ablauf 138 7.2 Plausibilitätsprüfung 139 7.3 Sensitivitätsanalyse 143 7.3.1 Ausgangsszenarien 143 7.3.2 Schienenfahrzeuglänge 144 7.3.3 Schienenfahrzeuggeschwindigkeit 145 7.3.4 Schienenverkehrsstärke 146 7.3.5 Vorsperrzeit 147 7.3.6. Straßenverkehrsstärke 148 7.3.7 Kreuzungswinkel 150 7.3.8 Straßengeschwindigkeiten 151 7.3.9 Sicherungsart 152 7.3.10 Gefährdungsfaktoren 153 7.3.11 Sichtverhältnisse I 154 7.3.12 Sichtverhältnisse II 155 7.3.13 Räumungsprobleme 156 7.3.14 Schlussfolgerungen 157 7.4 Anwendungsbeispiele 158 7.4.1 Beispiel 1 158 7.4.2 Beispiel 2 162 7.4.3 Beispiel 3 165 8 Empfehlungen 170 8.1 Überblick 170 8.2 EBO 171 8.3 DB-Richtlinie 815 173 8.4 BÜV-NE 174 8.5 StVO 175 8.6 VwV-StVO 176 9 Zusammenfassung und Ausblick 177 9.1 Zusammenfassung 177 9.2 Ausblick 180 Quellenverzeichnis 184 Glossar 199 Anhang 203