In der vorliegenden Arbeit werden die elektrischen und nicht-elektrischen Einstellparameter der Bohrerosion untersucht. Ein neuer Ansatz zur geregelten Zwangsspülung wird vorgestellt und die Mechanismen diskutiert, die zu veränderten Prozessrandbedingungen führen. Abhängig von der Entladeenergie kann eine optimale Durchflussmenge ermittelt werden, die eine direkte Abtragwirkung zur Folge hat, wodurch der Abtragmechanismus in der Funkenerosion erweitert werden muss. Längliche Einzelentladungskrater bestätigen eine erhöhte Mobilität des Entladekanals während einer Entladung infolge der starken Spülung. Wasserbasiertes Dielektrikum führt bei einer kathodischen Elektrodenpolung zu einem verschleißreduzierenden Elektrolyseeffekt, der die Energieumsetzung an der Elektrode direkt beeinflusst. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse von Einzelentladungen auf den Folgeprozess kann durch die hier vorgestellte problemangepasste Spüleinrichtung nachgewiesen werden.

In der vorliegenden Arbeit werden die elektrischen und nicht-elektrischen Einstellparameter der Bohrerosion untersucht. Ein neuer Ansatz zur geregelten Zwangsspülung wird vorgestellt und die Mechanismen diskutiert, die zu veränderten Prozessrandbedingungen führen. Abhängig von der Entladeenergie kann eine optimale Durchflussmenge ermittelt werden, die eine direkte Abtragwirkung zur Folge hat, wodurch der Abtragmechanismus in der Funkenerosion erweitert werden muss. Längliche Einzelentladungskrater bestätigen eine erhöhte Mobilität des Entladekanals während einer Entladung infolge der starken Spülung. Wasserbasiertes Dielektrikum führt bei einer kathodischen Elektrodenpolung zu einem verschleißreduzierenden Elektrolyseeffekt, der die Energieumsetzung an der Elektrode direkt beeinflusst. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse von Einzelentladungen auf den Folgeprozess kann durch die hier vorgestellte problemangepasste Spüleinrichtung nachgewiesen werden.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Fertigungstechnologien zur kostengünstigen Herstellung eines neuartigen solarthermischen Kollektors entwickelt. Dieser Kollektor soll aus einem profilierten Grundkörper aus Schaumglas bestehen, welcher mit Flachglas abgedeckt ist. Die Herstellung des Schaumkörpers wurde betrachtet von der Auswahl der Rohstoffe, über die Entwicklung geeigneter Verfahrensparameter, bis zur Formgebung. Ein Schaumkörper mit profilierter Oberfläche konnte im Maßstab von 600 x 600 x 130 mm³ hergestellt werden. Zur Kosteneinsparung wurde hierfür ein Reststoff aus der Glas verarbeitenden Industrie verwendet. Um den Kollektor in ein hydraulisches System eingliedern zu können, wurde eine Technologie zur Einbindung von Rohrleitungsanschlüssen entwickelt. Emaillierte Rohrbögen aus Gusseisen konnten im Schäumungsprozess fest in den Schaumkörper integriert werden. Weiterhin wurden zwei Möglichkeiten zur Anbindung der Deckgläser untersucht. Dabei wurden mittels Klebung durch EVA-Folie eine höhere Verbundfestigkeit erreicht als mittels Löten durch Aluminium-Blech.:Inhaltsverzeichnis Vorwort 1 1 Einleitung 3 2 Solarkollektoren – Stand der Technik 5 2.1 Überblick 5 2.2 Flachkollektor 7 2.3 Zukünftige Entwicklung 16 3 Neuer Lösungsansatz 19 3.1 Konzept 19 3.2 Wirkungsgrad 21 3.3 Herstellkosten 23 4 Angewandte Messverfahren 24 5 Grundkörper des Kollektors 29 5.1 Grundlagen Schaumglas 29 5.1.1 Was ist Schaumglas 29 5.1.2 Schaumglasherstellung 30 5.1.3 Rohstoffe 33 5.1.4 Parameter der Schaumglasherstellung 37 5.2 Vorbetrachtung 42 5.3 Schäumen von Reststoffen 43 5.3.1 Charakterisierung der Rohstoffe 43 5.3.2 Schäumungsversuche 54 5.3.3 Einfluss der Rußart 61 5.3.4 Einfluss der Atmosphäre 63 5.3.5 Schäumungsverstärkung durch Oxidationsmittel 68 5.4 Eigenschaften 73 5.4.1 Schaumfestigkeit 73 5.4.2 Solare Absorption 94 5.4.3 Korrosionsbeständigkeit 104 5.5 Schäumungsform 113 5.5.1 Werkstoffauswahl 113 5.5.2 Charakterisierung von Calciumsilikatwerkstoffen 114 5.5.3 Entformbarkeit 118 5.5.4 Modellschäumung 122 5.6 Zusammenfassung und Ausblick 134 6 Anbindung weiterer Bauteile 137 6.1 Grundlagen der Materialverbindung 137 6.1.1 Anorganische Materialverbindung 137 6.1.2 Organische Materialverbindung 141 6.2 Vorbetrachtung 148 6.2.1 Rohrleitungsanschlüsse 148 6.2.2 Verbindung Grundkörper/ Deckglas 150 6.3 Einbindung der Rohrleitungsanschlüsse 155 6.3.1 Stand der Vorarbeiten 155 6.3.2 Emailliertes Gusseisen 157 6.3.3 Dauerbeständigkeit 166 6.4 Verbindung des Grundkörpers mit dem Deckglas 168 6.4.1 Stand der Vorarbeiten 168 6.4.2 Löten 169 6.4.3 Kleben 182 6.5 Zusammenfassung und Ausblick 185 7 Zusammenfassung 187 8 Ausblick 189 Literaturverzeichnis 191 Abkürzungs- und Symbolverzeichnis 200 Abbildungsverzeichnis 202 Tabellenverzeichnis 207 Anhang 209

Die Arbeit stellt einen inhaltlichen Beitrag zur Nachhaltigkeitsdiskussion im Energiebereich dar, ordnet sich in den Forschungsstrang der Energy-Analysis ein und dient der politischen Entscheidungsvorbereitung bei Ungewissheit. Folgenden Fragen wird für die deutsche Ebene im globalen Kontext vornehmlich nachgegangen: - Welchen Kriterien muss ein zukunftsfähiges Energiesystem genügen, mit welchen Technologien und Strategien lässt es sich innerhalb welcher Zeiträume realisieren" - Wie handeln wichtige Akteure und welche Maßnahmen sind nötig" - Sind internationalen Kooperationen notwendig und nach welchen Leitlinien müssen diese gestaltet werden" Die Methode der Methode Energy-Analysis wird zudem durch die Integration aller diskutierten Nachhaltigkeitsdimensionen weiterentwickelt und aktuellen Diskussionen angepasst. Entstanden ist die Arbeit in einem Team des Wuppertal Instituts für Klima, Umwelt, Energie und muss im Kontext der anderen Arbeiten gesehen werden. Zunächst werden so genannte präventive Technologiebewertungen wichtiger technologischer Strategien vorgenommen. Dabei finden Methoden wie Ökobilanzierungen, Systemanalysen, Szenarioanalysen und ökonomische Betrachtungen Anwendung. Daran anschließend erfolgt die Analyse von Technologielinien des Energiebereichs. Diese werden anhand technischer, ökologischer, ökonomischer und sozialer Kriterien in Bezug auf die zuvor festgelegten Ziele bewertet. Der Kern der Untersuchung besteht in dem Durchführen einer systemanalytischen Untersuchung und dem Erstellen von Energieszenarien auf deutscher und globaler Ebene. Es wird damit u.a. der Frage nachgegangen, wie Klimaschutzziele zu erreichen sind. Auf den Szenarien aufbauend erfolgt eine tiefer gehende Betrachtung zweier Teilbereiche, denen eine entscheidende Rolle zukommen wird (Biomasse, Solarkooperation mit Nordafrika). Methodisch werden diese Bereiche aus akteursorientierter und systemischer Perspektive analysiert und daraus Handlungsempfehlungen abgeleitet.

Themenschwerpunkte: Moderne Walzstraßenkonzeptionen für neue Umformtechnologien und TMB-Strategien zur Herstellung von Walzdraht, Rechnergestützte Kalibrierung und Stichplanauslegung, Neue Technologien und Anlagen zum Ziehen von Draht, Anlagen und Technologien zur Wärmebehandlung von Draht, Umformtechnologien für neue Drahtwerkstoffe und Legierungen für Hochleistungsanwendungen, Prozessüberwachung und Qualitätssicherung in Prozessen der Drahtherstellung und -weiterverarbeitung, Mathematische Beschreibung der Umformprozesse und des Werkstoffverhaltens bei der Drahterzeugung und Weiterverarbeitung von Draht zu Anwendungen mit hohem Anforderungsprofil / Conference topics: Modern rolling plant concepts for new forming technologies and thermo-mechanical treatment of rolled wires, Computer-aided roll-pass design and pass schedule development, New technologies and equipments for wire drawing, Systems and technologies for the heat treatment of wire forming technologies for new alloys and materials accounting for high-demand wire applications, Process monitoring and quality assurance in wire production and processing, Mathematical modelling of the deformation process and material behaviour during wire production, Post-processing of wire for high-demand applications, and Wire-based additive manufacturing

Diese Dissertation befasst sich mit der industrienahen Herstellung von Katalysatorschichten für Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen mit Hilfe des Tiefdrucks als Fertigungsverfahren. Um die Anforderungen an die Katalysatorschicht hinsichtlich der Schichtdicke zu erreichen, wird ein Linienraster für den Tiefdruck entwickelt. Das patentierte und verifizierte Designkonzept des Linienrasters ermöglicht es, trotz Tinten mit geringem Feststoffgehalt hohe Trockenschichtdicken zu erzeugen. Aufgrund des verwendeten Tiefdruckrasters sind Optimierungsschritte an der Fertigungsanlage notwendig, um eine hohe Schichtqualität zu erreichen. Schließlich werden kontinuierlich und industrienah Katalysatorschichten gefertigt, die als Membran-Elektroden-Einheit in einer Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle erfolgreich eingesetzt werden. / This work presents an industrial close manufacturing process of active electrodes for Polymer Electrolyte Fuel Cells utilizing an adapted gravure printing process. To meet the requirements of the electrodes regarding the layer thickness (weight) and quality a novel line screen with maximized dipping volume for gravure printing was developed and investigated. A design rule for this kind of screens was realized and verified by a successful manufacturing of electrodes with different dried layer thicknesses. Due to the rough structure and the high dipping volumes of these line screens an adaption and optimization of the machinery and the whole process was necessary to achieve high quality electrodes. Finally, it is shown that it is possible to manufacture continuiously in an industrial close roll-to-roll process platinum loaded electrodes, working successful as cathode in a Membran-Electrode-Assembly.

Diese Dissertation befasst sich mit der industrienahen Herstellung von Katalysatorschichten für Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen mit Hilfe des Tiefdrucks als Fertigungsverfahren. Um die Anforderungen an die Katalysatorschicht hinsichtlich der Schichtdicke zu erreichen, wird ein Linienraster für den Tiefdruck entwickelt. Das patentierte und verifizierte Designkonzept des Linienrasters ermöglicht es, trotz Tinten mit geringem Feststoffgehalt hohe Trockenschichtdicken zu erzeugen. Aufgrund des verwendeten Tiefdruckrasters sind Optimierungsschritte an der Fertigungsanlage notwendig, um eine hohe Schichtqualität zu erreichen. Schließlich werden kontinuierlich und industrienah Katalysatorschichten gefertigt, die als Membran-Elektroden-Einheit in einer Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzelle erfolgreich eingesetzt werden. / This work presents an industrial close manufacturing process of active electrodes for Polymer Electrolyte Fuel Cells utilizing an adapted gravure printing process. To meet the requirements of the electrodes regarding the layer thickness (weight) and quality a novel line screen with maximized dipping volume for gravure printing was developed and investigated. A design rule for this kind of screens was realized and verified by a successful manufacturing of electrodes with different dried layer thicknesses. Due to the rough structure and the high dipping volumes of these line screens an adaption and optimization of the machinery and the whole process was necessary to achieve high quality electrodes. Finally, it is shown that it is possible to manufacture continuiously in an industrial close roll-to-roll process platinum loaded electrodes, working successful as cathode in a Membran-Electrode-Assembly.