Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Beanspruchungen und Festigkeitseigenschaften von Kunststoff-Gleitketten in räumlichen Fördersystemen. Im Grundlagenteil werden Aufbau, Funktion und Berechnung derartiger Fördersysteme nach dem Stand der Technik dargestellt. Ausgehend von einer Analyse der Belastungen wird ein Modell der in unterschiedlichen Streckentypen auf ein Kettenglied wirkenden Kräfte erarbeitet und als Ausgangspunkt für eine FEM-Simulation der resultierenden Spannungsverteilung verwendet. In experimentellen Untersuchungen wird der Verlauf der Kettenzugkraft in Förderstrecken verschiedener Gestaltung aufgenommen und detailliert beschrieben. Weiterhin werden die Festigkeitseigenschaften der Ketten bei Prüfung in der dynamischen Werkstoffprüfmaschine sowie in praxisnahen Versuchsförderstrecken untersucht und einander gegenüber gestellt. Zur genaueren Berechnung der Kettenzugkraft werden neue Gleichungen für horizontale und vertikale Gleitbögen hergeleitet und mit gemessenen, realen Kraftverläufen abgeglichen. Die Ergebnisse der experimentellen Untersuchungen und die analytisch gefundenen Gleichungen werden zur Aufstellung erweiterter Berechnungsgrundlagen für Gleitketten-Fördersysteme herangezogen. Neben einer genaueren Berechnung der Kettenzugkraft ist damit auch erstmals eine Abschätzung der zu erwartenden Lebensdauer von Gleitketten aus Kunststoffen möglich. Abschließend erfolgt die kurze Darstellung eines Berechnungsprogramms, das Aufwand und Fehlermöglichkeiten bei der Anwendung der neuen Methodik wesentlich reduziert.

Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Identifikation von Parametern schädigungsmechanischer Materialgesetze. In diesem Zusammenhang wird für die Lösung des nichtlinearen Rand- und Anfangswertproblems das finite Element System SPC-PMHP verwendet. Die duktile Schädigung wird durch das Modell von Rousselier beschrieben. Neben den Materialgleichungen wird der Algorithmus zur numerischen Integration des Materialgesetzes vorgestellt. Die zur Materialparameteridentifikation erforderliche Lösung der inversen Aufgabenstellung wird mit einem nichtlinearen Optimierungsverfahren realisiert. Die quadratische Abweichung zwischen gemessenen und simulierten Verschiebungsfeldern wird als Zielfunktion gewählt, deren Minimierung auf die gesuchten Parameter führt. Im Rahmen der deterministischen Optimierungsprozeduren wird zur Bestimmung des Gradienten der Zielfunktion ein impliziter Algorithmus - die sogenannte semianalytische Sensitivitätsanalyse - angewandt. Synthetisch erzeugte inhomogene Verschiebungsfelder dienen als Messwerte und werden den berechneten Verschiebungen gegenübergestellt. Mit verschiedenen numerischen Experimenten wird am Beispiel einer Scheibe mit Loch die Anwendbarkeit des Verfahrens getestet.

Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Modellierung einer linearen Induktionsmaschine. Nach einer kurzen Einleitungen und einigen Hinweisen zu den mathematischen Grundlagen, wie sie im Weiteren vorausgesetzt werden, folgt die Herleitung der Modellgleichungen. Für die sich anschließenden Aussagen über die Stabilität einer stationären Lösung werden die erhaltenen Gleichungen linearisiert. Schließlich soll an kurzen Fallbeispielen gezeigt werden, wie das Modell numerisch ausgewertet werden kann.

Gegenstand der Arbeit ist die Analyse eines neu entwickelten Verfahrens zur Oberflächenmodifizierung, das bereits während des Spritzgießens die Haftungs- und Benetzungseigenschaften einer Formteiloberfläche verbessert. Damit kann die teilweise kosten- und anlagenintensive Oberflächenbehandlung nach dem Formgebungsprozess, wie z. B. durch Beflammen, Korona- oder Plasmabehandlung, eingespart werden. Die in dieser Arbeit betrachtete chemische Oberflächenmodifizierung von Polycarbonatformteilen hängt vor allem von den beim Spritzgießen sich einstellenden thermischen Verhältnissen ab. Daher werden im ersten Teil der Arbeit mittels Simulationsrechnungen die Temperaturen in dem Bereich ermittelt, in dem die Reaktion stattfindet. Auf der Basis der Temperaturberechnungen lässt sich die Reaktionsgeschwindigkeit der Modifizierung abschätzen. Zudem sind die Temperaturen an der Formteiloberfläche experimentell gemessen, mit den Berechnungser-gebnissen verglichen und bewertet worden. Randwinkelmessungen sowie Untersuchungen der Verbundfestigkeit von verklebten Probekörpern stellen einen Zusammenhang zwischen den beim Spritzgießen gewählten Prozessparametern und dem Modifizierungsergebnis her. Im letzten Teil der Arbeit wird gezeigt, dass sich das in situ Modifizierungsverfahren nicht nur bei Polykondensaten wie dem Polycarbonat, sondern auch für Polyolefine (z. B. Polypropylen) anwenden lässt, wobei die verfahrenstechnischen Unterschiede und Einschränkungen aufgezeigt werden.

Die Durchdringung der Niederspannungsnetze mit dezentralen fluktuierenden Einspeisern, insbesondere Photovoltaik-Anlagen, steigt zukünftig stark an. Dadurch werden die öffentlichen Energieversorgungsnetze mit Leistungsfluktuationen beaufschlagt. Zur Lösung der daraus resultierenden ingenieurtechnischen Probleme, wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Methode zur Dimensionierung von Speichersystemen für elektrische Energie geschaffen.

Angesichts der angestrebten Reduzierung der Umweltbelastung und dem Anstieg des zu-künftigen Energiebedarfs nimmt die Bedeutung der regenerativen Energiequellen heutzutage zu. Ein Beispiel für Energieversorgung durch regenerative Energiequellen ist die Verwen-dung von thermischen Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung. Für einen langjährigen und zuverlässigen Betrieb von Solaranlagen sind die physikalischen, thermischen sowie kor-rosionstechnischen Eigenschaften des Wärmeträgers von großer Bedeutung. Ziel der Arbeit ist, die Auswirkungen thermischer Effekte auf die Eigenschaften von solar-thermischen Anlagen zu untersuchen und Erkenntnisse über deren Auswirkung auf die Pro-zessabläufe in Kollektoren zu erlangen. Es wird der Einfluss der temperaturabhängigen Vis-kosität des Wärmeträgers auf die Geschwindigkeits- und Temperaturprofile für die Rohrströ-mung im Kollektor dargestellt. Weiterhin werden die thermischen Belastungen für Wärmeträ-ger während der Stagnation in Solaranlagen experimentell untersucht.

In der Automatisierungstechnik sind Fernzugriffe auf Geräte und Anlagen bereits heute eine wesentliche Anwendung der Teleautomation. Zum Einsatz kommen dabei Teleservice-Systeme unter Nutzung analoger oder digitaler Wählleitungen oder in letzter Zeit auch Web-Verbindungen. Diesen konventionellen Systemen gemeinsam ist die Online-Verbindung zum Zielsystem. Mobile Agenten, die ebenfalls zu den Web-Technologien zu zählen sind, können zukünftig die Technologie der Fernzugriffe innerhalb der Automatisierungstechnik deutlich verbessern. Speziell für die Anwendung mobiler Agenten in der Automatisierungstechnik wird in dieser Arbeit ein sogenannter mobiler Fernzugriff-Agent beschrieben. Ein sehr großer Teil der Automatisierungsgeräte und Systeme ist dem Bereich der eingebetteten Systeme zuzurechnen. Die Agenten-Fähigkeit dieser Systeme, d. h. die Anbindung an ein Netzwerk und die Integration einer Agenten-Plattform, wird eingehend diskutiert. Ein Agenten-System für den Fernzugriff wird definiert und dessen Entwurf, die Entwicklung und eine Testmöglichkeit werden eingehend erläutert. Ein derartiges System besteht aus der Benutzer-Schnittstelle, einem Agenten-Portal und entsprechend ausgerüsteten Zielsystemen. Als Programmiersprache des Agenten wird Java mit einer Java Virtual Machine als Ausführungsumgebung als am besten geeignet befunden. Eine große Schwierigkeit besteht darin, für ein bestimmtes eingebettetes System eine passende Java Virtual Machine (JVM) zur Verfügung zu haben. In der Praxis ist in der Regel die Portierung einer vorhandenen JVM notwendig. Für die Untersuchungen im Rahmen dieser Arbeit wurde die Kertasarie-JVM ausgewählt und für den 16-Bit-Mikrocontroller Infineon C167 unter dem Echtzeit-Betriebssystem EUROS® portiert. Abschließend werden vier mögliche Anwendungsgebiete eines Fernzugriff-Agenten für die Automatisierungstechnik näher beschrieben. / In automation technology remote access to single devices or plants is already a significant application for teleautomation today. Systems of teleservice by use of analog or digital switched line and lately web links are applied for these purposes. Common to all these conventional systems is an online link to the destination system. Mobile agents that also belong to web technologies can explicitly improve the techniques of remote access within automation in the very near future. Especially for applications of mobile agents in automation in this scientific treatise a so called „Remote Access Agent“ is defined. The major part of automation devices and systems belongs to the group of embedded systems. The ability of embedded systems to deal and operate with mobile agents is treated in detail also the network link and the integration of an agent operation platform. An agent system for remote access is defined and its design, development and test surrounding are described. Such an agent system is defined to consist of a user interface, an agent control unit and especially equipped destination systems. As a programming language for the agent itself Java and for its execution surrounding a Java Virtual Machine were selected to be suitable best for this agent system. A great problem is to have a suitable Java Virtual Machine available for a given specific embedded system. In practice normally a conversion of an existing JVM is necessary. For the investigations during this work the Kertasarie Java Virtual Machine was selected and converted for the 16 bit microcontroller Infineon C167 and the EUROS® real time operating system. Finally four potential applications in automation technology for a remote access agent are described in detail.

Angesichts der angestrebten Reduzierung der Umweltbelastung und dem Anstieg des zukünftigen Energiebedarfs nimmt die Bedeutung der regenerativen Energiequellen heutzutage zu. Ein Beispiel für Energieversorgung durch regenerative Energiequellen ist die Verwendung von thermischen Solaranlagen zur Brauchwassererwärmung. Für einen langjährigen und zuverlässigen Betrieb von Solaranlagen sind die physikalischen, thermischen sowie korrosionstechnischen Eigenschaften des Wärmeträgers von großer Bedeutung. Ziel der Arbeit ist, die Auswirkungen thermischer Effekte auf die Eigenschaften von solar-thermischen Anlagen zu untersuchen und Erkenntnisse über deren Auswirkung auf die Prozessabläufe in Kollektoren zu erlangen. Es wird der Einfluss der temperaturabhängigen Viskosität des Wärmeträgers auf die Geschwindigkeits- und Temperaturprofile für die Rohrströmung im Kollektor dargestellt. Weiterhin werden die thermischen Belastungen für Wärmeträger während der Stagnation in Solaranlagen experimentell untersucht.

Die Arbeit beschreibt die Entwicklung und Evaluierung einer Technologieplattform für die Herstellung von oberflächennahen Mikrostrukturen mit hohen Aspektverhältnissen. Grundlage dieser Technologieplattform stellt ein neuartiges Konzept zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung beweglicher Elemente mittels spezieller Träger dar, deren typische Breite unterhalb eines Mikrometers liegt. Basierend hierauf werden drei unterschiedliche Prozessabläufe zur Herstellung der Mikrostrukturen, auch als Air gap Insulated Microstructures (AIM) bezeichnet, vorgestellt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt dabei auf der mehrschichtigen Trägervariante mit Isolationsebene und Leitungsebene. Verschiedene Schichtkombinationen, bestehend aus Siliziumnitrid, Siliziumdioxid und Aluminium, sind in ihrem mechanischen, thermischen und Langzeitverhalten charakterisiert und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit für die Träger bewertet. Für die Strukturierung der Siliziumelemente wird ein Verfahren basierend auf einem CF-Polymer als Passivierungsschicht beschrieben. Neben verschiedenen Ausfallmechanismen für die Passivierung werden gezielte Optimierungen der Abscheide- und Ätzprozesse erläutert sowie deren Resultate dargestellt. Für die vollständige Trennung von Substrat und seismischer Masse ist eine isotrope, vom Aspektverhältnis nahezu unabhängige Siliziumstrukturierung nötig. Entsprechende Betrachtungen und Untersuchungen hierzu, unter Verwendung der Reaktionsgase SF6 und O2, stellen den Abschluss der Untersuchungen zur Prozessentwicklung dar. Um die Leistungsfähigkeit der Technologieplattform zu demonstrieren, erfolgt die Herstellung verschiedener Sensoren und Aktoren. Die Charakterisierung dieser Elemente in ihrem mechanischen, thermischen und Langzeitverhalten stellt den Abschluss dieser Arbeit dar.

Das automatische Erstellen einer Fahrbahn ist eine wichtige Voraussetzung für verschiedene Anwendungen der Robotik, wie z. B. autonome Fahrzeuge oder fahrerlose Transportsysteme. In dieser Arbeit werden verschiedene bekannte Verfahren der Bahnplanung vorgestellt und miteinander verglichen. Die Berücksichtigung mechanischer Zwangsbedingungen ist dabei ein Schwerpunkt der Betrachtungen. Anschließend wird die konkrete Implementierung eines abtastbasierten Verfahrens beschrieben und der Einfluss verschiedener Parameter auf dessen Funktionalität untersucht. Der Planungsalgorithmus wird außerdem um die Möglichkeit einer dynamischen Umplanung der aktuellen Bahn erweitert. Zahlreiche Simulationen belegen, dass das umgesetzte Verfahren auch komplexe Bahnplanungsprobleme unter verschiedenen Bedingungen in vergleichsweise kurzer Zeit lösen kann. Schwächen zeigen sich vor allem bei sehr engen Manövrierräumen und extrem dynamischen Umgebungen. / Automatic path planning is an important prerequisite for various applications in robotics, such as autonomous vehicles or automatic guided vehicle systems. In this thesis, different approaches for path planning are presented. The methods are compared and evaluated, especially considering their ability to handle differential constraints. Then, the concrete implementation of a sampling-based approach using motion primitives is explained. This algorithm is finally expanded to allow dynamic replanning in reaction of unexpected environmental changes. In numerous simulations, the implemented method proves its ability to solve path planning problems under a variety of conditions in a relatively short amount of time. It is only in extremely narrow spaces and highly dynamic environments when the approach fails to generate a solution.