Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Abdichtung und Verfestigung des konturnahen Bereiches bei der Errichtung von Verschlussbauwerken im Kalisalzgestein. Bei der Erforschung einsetzbarer Verschlussbauwerke wurde nachgewiesen, dass zutretende Salzlösungen durch Mikroporen im konturnahen Bereich die Verschlussbauwerke umströmen können. Um die Möglichkeit der Verbesserung der Eigenschaften des aufgelockerten Gebirges durch Kunststoffinjektionen zu prüfen, wurden umfangreiche Versuche im Labor bzw. in-situ durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass Kunstharze auf Polyurethan- und Epoxydbasis zur Abdichtung und zum Schutz des Kaligesteins vor Verwitterung geeignet sind. Die Kunststoffabdichtung kann innerhalb von 50-100 Jahren stabil bleiben, was zur Abdichtung ausreichend ist, bis die Risse unter der Einwirkung des Gebirgsdrucks zugedrückt werden. Die besten Ergebnisse wurden mit einem Kunstharz auf Epoxydbasis erreicht, wobei die Durchlässigkeit der Auflockerungszone von 10 E-14 m2 auf 10 E-18 - 10 E-20 m2 verringert wurde. Die Injektionsparameter können mit dem entwickelten Strömungsmodell ermittelt werden. Insgesamt wird empfohlen, auch im Salzgestein Kunststoffinjektionen zur Abdichtung der konturnahen Zone bei Strecken- und Schachtverschlüssen einzusetzen.

Die Anwendbarkeit von Mikrowellen zur Regeneration von Dieselpartikelfiltern im Pkw-Bereich wird untersucht und im Rahmen dessen ein mikrowellenbasiertes Regenerationsmodul entwickelt. Hierbei wird ein neuer Lösungsansatz verfolgt, der auf der Anwendung einer mikrowellentransparenten Keramik basiert. Statt einer gleichmäßigen Erwärmung des Filters wird eine selektive Erwärmung des Rußes mit einem Weiterwandern des Mikrowellenfeldes nach Rußabbrand angestrebt. Am Anfang stehen temperaturabhängige Mikrowellenabsorptionsuntersuchungen verschiedener marktüblicher und neuer Filterkeramiken. Hierfür wird ein Messverfahren entwickelt. Weiter wird ein Verfahren zur Bestimmung der Dielektrizitätszahl dargestellt. Mit dem Programm FEMLAB werden Modellrechnungen hinsichtlich der Mikrowellen- und Wärmequellenverteilung verschiedener Applikatorformen durchgeführt. Die Bewertung der Eignung erfolgt mittels eines Wärmebilanzmodells, welches die maximale Rußtemperatur entlang eines Filterkanals unter Berücksichtigung von Wärmeverlusten durch die Kanaldurchströmung berechnet. Als Ergebnis werden ein Mehrwegefiltermodul und ein Regenerationsverfahren vorgestellt, welche an einem Motorenversuchsstand getestet werden. Bei dem Test konnten 75 % des Rußes regeneriert werden, wobei noch von weiterem Optimierungspotential ausgegangen werden kann.

Um Aufbereitungsmaschinen berechnen und konstruieren zu können, werden u.a. Kenntnisse über die mineralogischen sowie physikalischen Eigenschaften der Gesteine, z.B. Reaktionskraft bzw. Festigkeit vorausgesetzt. Nach dem Stand der Technik existieren keine Auslegungsgrundlagen, die diese Einflüsse in ausreichendem Maße berücksichtigen. Durch umfangreiche Zerkleinerungsversuche mit dem PLT-Gerät und Druckversuchsstand an fünf Stoffen unterschiedlicher Korngröße (bis 600 mm Kantenlänge) konnten wesentliche Zusammenhänge abgeleitet werden, die eine genauere Maschinenauslegung erlauben. Die Zerkleinerungskräfte unregelmäßig geformter Körper sind von der Stoffart und Korngröße abhängig. Aus der mathematisch-statistischen Modellierung der Versuchsergebnisse wurden Materialkoeffizienten zur Charakterisierung der lokalen und natürlichen Stoffinhomogenität abgeleitet. Ob dabei die klassische Weibull-Theorie gilt, konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden.

Ziel dieser Arbeit war es, durch verschiedene physikalische Schmelzebehandlungsverfahren eine Kornfeinung und eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Magnesiumlegierungen zu bewirken. Vibrationsversuche mit furanharzgebundenen Formen zeigten sehr uneinheitliche Ergebnisse über die untersuchten Legierungen. Eindeutige funktionale Zusammenhänge zwischen den Parametern und den mechanischen Eigenschaften konnten nicht gefunden werden. Untersuchungen zum Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit während einer Vibrationsbehandlung zeigten eine geringe Kornfeinung in Folge der Vibration. Die Ultraschallbehandlung verschiedener Magnesiumlegierungen im Kokillenguss lieferte ein wellenförmiges Verhalten der einzelnen Ergebnisse. Magnetohydrodynamikversuche an geschlichteten, zylindrischen Proben, die in Furanharzformen abgegossen wurden, führten zu zirkulationsrichtungsabhängigen Ergebnissen. Es konnten homogenere Korngrößen und erhöhte Festigkeitswerte erreicht werden.

Für die zustandsbezogene Instandhaltung elektrischer Betriebsmittel in Heizkraftwerken wird eine Konzeption für ein Beratungssystem entwickelt. Der Schwerpunkt der Konzeption ist die Umsetzung der erfahrungsbasierten Instandhaltungsterminprognose aus Zustandsbeschreibungen von Inspektionen. Aus der Untersuchung der Prognosestrategien werden Verfahren zur fallbasierten Prognose, zur Anpassung der Prognose an wechselnde Beanspruchungen und zur normativen Prognose entwickelt. Alle Prognosen basieren auf dem Schließen aus Analogie und stellen Verfahren zur Folgerung des Instandhaltungstermins aus Zustandsdaten bereit. Die Leistungsfähigkeit der Konzeption wird an Beispielen eines Heizkraftwerkes demonstriert. Die Arbeit leistet damit einen Beitrag zur umfassenden zustandsbezogenen Instandhaltung von Heizkraftwerken. Mit den entwickelten Verfahren wird ein Konzept als Voraussetzung für den Entwurf von Prototypen bereitgestellt.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde mit Hilfe von Distinct Element Methode und PFC3D-Programm eine 3D-Modellierung der Formstoffströme bei der Formherstellung, indem es zur Sandverdichtung unter der Vibrationseinwirkung kommt, für das Vollformgießen durchgeführt. Hierfür wurden die Fließeigenschaften des trockenen binderfreien Sandes überprüft, mit PFC3D modelliert und eine gute Übereinstimmung zwischen dem realen Sand und dem modellierten Stoff erreicht. Dadurch war es möglich, diese Modellierung für die Untersuchungen des Sandverhaltens unter Vibration zu verwenden und die Sandströmungen im Formbehälter zu beobachten. Die theoretischen Ergebnisse des Simulationsprozesses haben gezeigt, dass die durchgeführte Modellierung nicht nur die Auswahl der optimalen Vibrationsparameter bei der Formherstellung für das Vollformgießen, sondern auch die allgemeine Anwendung des mathematischen Modells für den trockenen binderfreien Sand möglich macht.

Wärmeleitfähigkeiten von Dämmstoffen, die mit verschiedenen Verfahren gemessen wurden, zeigen in vielen Fällen Differenzen, deren Ursachen bisher nicht eindeutig geklärt werden konnten. In der Arbeit werden die Ergebnisse der systematischen experimentellen Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit von isotropen und anisotropen Dämmstoffen mit verschiedenen stationären und instationären Messverfahren im Temperaturbereich 20 – 1200 °C dargestellt. Mit Hilfe numerischer Simulationsmodelle werden Fehlerquellen an ausgewählten stationären Messapparaturen analysiert. Unter Beachtung materialbedingter Schwankungen und von Veränderungen der Materialien unter Temperaturbelastung zeigen sich beim Vergleich der Messergebnisse keine systematischen Unterschiede zwischen den verwendeten Verfahren. Es werden Empfehlungen zur Auswahl geeigneter Messverfahren abgeleitet, die neben der Probenpräparation speziell die Isotropie / Anisotropie der verschiedenen Dämmstoffe berücksichtigen.

Glaskeramische Komposite, deren Herstellung von Glas- und kristallinen Pulvern ausgeht, bieten vielfältige Möglichkeiten, Werkstoffeigenschaften, wie z.B. Sinterverhalten, thermische Dehnung, mechanische Eigenschaften, chemische Beständigkeit, dielektrische Eigenschaften und Oberflächenqualität für spezielle Anwendungszwecke gezielt einzustellen. Glaskeramische Kompositpulver können zu Folien verarbeitet werden, aus denen mittels der LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics)- Technologie keramische Multilayer hergestellt werden, die insbesondere für das Electronic Packaging von Mikrosystemen eingesetzt werden. Problematisch ist die beim freien Sintern der LTCC-Multilayer auftretende laterale Schwindung, die von relativ hohen Schwindungstoleranzen begleitet ist. Zur Vermeidung der lateralen Schwindung werden Zero Shrinkage-Techniken eingesetzt. Eine neue Möglichkeit Zero Shrinkage beim Sintern von LTCC-Multilayern zu erreichen, besteht in der Anwendung eines self-constrained Laminates. Hierbei wird ein Multilayer eingesetzt, der aus zwei unterschiedlichen Folienarten für innere und äußere Lagen mit deutlich verschiedenen Sintertemperaturen (ΔT > 50 K) aufgebaut wird. Die Entwicklung von LTCC-Werkstoffen, die als innere Lagen eines self-constrained Laminates zur Verringerung der lateralen Sinterschwindung auf nahezu Null eingesetzt werden können, war Gegenstand der vorliegenden Arbeit. Es wurden hierfür LTCC-Werkstoffe aus dem Stoffsystem CaO-La2O3-Al2O3-B2O3 untersucht, die bei Temperaturen unterhalb 800 °C dicht gesintert werden können. Ausgehend von der Entwicklung geeigneter Gläser auf der Basis von Calciumlanthanborat- sowie Calciumlanthanalumoboratgläsern wurden glaskeramische Komposite unter Zusatz von Korundpulver hergestellt. Die Komposite kristallisieren während des Brennprozesses nahezu vollständig. Aus der Glasphase kristallisiert Lanthanborat aus und aufgrund der festkörperchemischen Reaktion der calciumboratreichen Restglasphase mit dem Korund bilden sich vor allem Calciumalumoborat bzw. Calciumalumoboratoxid. Die Anteile an neuen Phasen bestimmen die thermischen und dielektrischen Eigenschaften der Werkstoffe. Die wichtigsten der sich bildenden kristallinen Phasen der Komposite, Lanthanborat und Calciumalumoboratoxid wurden separat hergestellt und charakterisiert. Das Sinter- und Kristallisationsverhalten sowie die thermischen und dielektrischen Eigenschaften der glaskeramischen Komposite wurden in Abhängigkeit von den entwickelten Gläsern, dem Volumenverhältnis von Glas- und kristalliner Komponente im Kompositpulver und der Brenntemperatur untersucht. Die entwickelten LTCC-Werkstoffe wurden bzgl. ihrer thermischen Eigenschaften an einen zuvor ausgewählten LTCC-Werkstoff für die äußeren Lagen eines self-constrained Laminates angepasst. Erzielt wurden die Eigenschaftswerte: TEC: ca. 5 x 10-6/K, er: ca. 7 und tan δ: ≤ 1 x 10-3. Zur Überprüfung der Anwendbarkeit wurde der entwickelte LTCC-Werkstoff als innere Lagen in einem LTCC-Multilayer verarbeitet. Dadurch konnte die laterale Schwindung des Multilayers beim Sintern auf < 0,4 % verringert werden.

Mathematical modelling using advanced approach based on the neural networks has been applied to the control and the quality optimisation in the main processes of steelwork such as the ladle metallurgical treatment and continuous casting. Particular importance has been given to the improvement of breakout prediction system and the reduction in the rate of false alarm generated by the conventional breakout detection system. Prediction of the chemical composition and temperature of liquid steel in the ladle has been achieved by neural networks and linear model. This prediction can be considered as a soft sensor. Slab surface temperature stabilisation on the basis of the casting events has been controlled by a neural networks algorithm, that gives an improvement in the surface temperature fluctuation in comparison to the conventional control system which is based on the PID controller. Quality monitoring and classification is also achieved by a neural network which is related to the breakout detection system. This technique achieves a classification of different defects based on the different alarm signal given by the breakout prediction system. Fault detection and process monitoring is developed using neural networks modelling. All models are developed on basis of practical operating database obtained from the iron and steel industry.

Bei der Gestaltung von Stahlwerkstoffen und Stahlerzeugnissen sind ökologische Auswirkungen über die Herstellung hinaus auch hinsichtlich ihrer Nutzung und ihrer Wiederverwertung zu berücksichtigen. Anforderungen ergeben sich aus rechtlichen und politischen Zwängen. Konkretisiert sind sie von der Automobilindustrie hinsichtlich des Recyclings und Leichtbaus. Ökobilanzen für Stahlerzeugnisse zeigten für Automobilprodukte bei der Werkstoffherstellung ein geringes und bei der Nutzung ein hohes Verbesserungspotential. Eine grundlegende Änderung der Praxis des Stahlrecyclings ist nicht erforderlich, die Zunahme an mikrolegierten Werkstoffen erfordert aber eine verbesserte Lenkung der Schrottströme. Maßnahmen zur Reduzierung der Masse von Stahlerzeugnissen für den Automobilbau sind nur sinnvoll in Verbindung mit gleichzeitigen Anpassungen der Antriebstechnik. Eine Verbesserung der Marktposition und Abgrenzung von Wettbewerbswerkstoffen kann erreicht, wenn diese Anstrengungen im Dialog mit der Automobilindustrie erfolgen.