In den vergangenen Jahrzehnten konzentrierte sich das Operations Management auf Optimierungsstrategien, insbesondere wurden Meta-Heuristiken für das komplexe, kombinatorische Problem der ressourcenbegrenzten Ablaufplanung erforscht. In einfachen Worten gehört dieses Problem zu den NP-schweren Problemen, die einen derart großen Lösungsraum besitzen, der mittels Enumerationverfahren rechnerisch unlösbar ist. Daher erfordert die Exploration von optimalen Lösungen andere Methoden als Zufallssuchverfahren. Solche Suchalgorithmen in Meta-Heuristik starten mit einer oder mehreren Ausgangslösung und erkunden den Suchraum nach optimalen Lösungen. Jedoch stellen die existierenden Forschungsansätze zur Lösungssuche nur diejenigen Lösungen bereit, die ausschließlich unter den gegebenen Eingangsbedingungen optimal sind. Diese Eingabebedingungen definieren einen Lösungsraum, in dem alles nach Plan geht. Jedoch ist das in der Praxis sicherlich nicht der Fall. Wie wir sagen, der Wandel ist die einzige Konstante in dieser Welt. Risiken und Unsicherheiten begegnen stets im täglichen Leben. Die vorliegende Dissertation untersucht Optimierungsansätze unter Unsicherheit. Der Forschungsbeitrag ist zweigeteilt. Wie bereits gesagt, wurden Optimierungsstrategien zum Durchsuchen des Lösungsraums in den letzten Jahren stark erforscht. Obwohl es eine anerkannte Tatsache ist, dass die Verbesserung und die Leistung von Optimierungsstrategien stark mit den Initiallösungen korreliert, scheint die Literatur diesbezüglich inexistent, während zumeist auf die Entwicklung von meta-heuristischen Algorithmen wie Genetische Algorithmen und Particle-Swarm-Optimierung fokussiert wird. Die Initiallösungen werden durch simulationsbasierte Strategien entwickelt, die typischerweise gierige Regeln und ereignisbasierte Simulation nutzen. Allerdings verhalten sich kommerzielle Basis-Softwareprodukte meist als Black-Box und stellen keine Informationen über das interne Verhalten bereit. Außerdem erfordern derartige Softwareprodukte meist spezielle Architekturen und missachten Ressourcenbeschränkungen. Die vorliegende Studie diskutiert die ressourcenbeschränkte Projektplanung mit alternativen Modi und schlägt ein simulationsbasiertes Rahmenwerk vor, mit dem ein heuristisches Multi-Pass-Verfahren zur Verfügung gestellt wird. Das erweiterte Multi-Modus-Problem ist in der Lage, den Produktionsbereich in einer besseren Art und Weise nachzubilden, bei dem eine Aktivität von mehreren Ressourcen unterschiedlicher Qualifikation ausgeführt werden kann. Der vorgeschlagene Rahmen diskutiert die Leistung von Algorithmen und verwendet hierfür Benchmark-Instanzen. Das Verhalten verschiedener Projektnetze und deren Eigenschaften werden auch innerhalb des vorgeschlagenen Rahmenwerks bewertet. Darüber hinaus hilft das offene Rahmenwerk, besondere Eigenschaften von Aktivitäten zu analysieren, um deren Verhalten im Fall von Störungen zu prognostizieren. Die traditionellen Methoden der Risikoanalyse schlagen Slack-basierte Maßzahlen vor, um die Effizienz von Basisplänen zu bestimmen. Das Rahmenwerk wird weiter entwickelt, um mit diesem einen Prüfstand zu gestalten, mit dem nicht-reguläre Maßzahlen bestimmt werden können. Diese Maßnahmen werden als Robustheitsindikatoren bezeichnet und korrelieren mit der Verzögerung derartiger Multi-Modus-Probleme. Solche Leistungsmaße können genutzt werden, um die Wirksamkeit von Basisplänen zu bewerten und ihr Verhalten unter Unsicherheiten zu prognostizieren. Die Ergebnisse dieser Tests werden als modifizierte Zielfunktion verwendet, in der ein bi-objektives Leistungsmaß aus Durchlaufzeit und Robustheit eingesetzt wird, um die Effizienz der vorgeschlagenen Heuristiken zu testen. Da diese Leistungsmaße das Verhalten von Aktivitäten unter Störungen zeigen, werden diese auch genutzt, um die Formfaktoren und Puffergrößen für die Entwicklung eines stochastischen Modells zu bestimmen. Die Analyse der Projektergebnisse, durchgeführt mittels Monte-Carlo-Simulationen, unterstützt das Argument von Teilpuffern für die Modellierung von Aktivitätsdauern anstatt Ansätze mit Extrempuffern und PERT-beta-Schätzungen. / Over the past decades, researches in the field of operations management have focused on optimization strategies based on meta-heuristics for the complex-combinatorial problem of resource constrained scheduling. In simple terms, the solution for this particular problem categorized as NP-hard problem, exhibits a large search space, is computationally intractable, and requires techniques other than random search. Meta-heuristic algorithms start with a single or multiple solutions to explore and optimize using deterministic data and retrieve a valid optimum only under specified input conditions. These input conditions define a solution search space for a theoretical world undergoing no disturbance. But change is inherent to the real world; one is faced with risks and uncertainties in everyday life. The present study explores solution methodologies in the face of uncertainties. The contributions of this thesis are two-fold. As mentioned earlier, existing optimization strategies have been vigorously investigated in the past decade with respect to exploring large solution search space. Although, it is an established fact that the improvement and performance of optimization strategies is highly correlated with the initial solutions, existing literature regarding this area is not exhaustive and mostly focuses on the development of meta-heuristic algorithms such as genetic algorithms and particle swarm optimization. The initial solutions are developed through simulation based strategies mainly based on greedy rules and event based simulation. However, the available commercial softwares are primarily modeled as a black box and provide little information as to internal processing. Additionally, such planners require special architecture and disregard resource constraints. The present study discusses the multi-mode resource constrained scheduling problem and proposes a simulation-based framework to provide a multi-pass heuristic method. The extended version of multi-mode problem is able to imitate production floor in an improved manner where a task can be performed with multiple resources with certain qualifications. The performance of the proposed framework was analyzed using benchmark instances. The behavior of different project networks and their characteristics is also evaluated within the proposed framework. In addition, the open framework aids in determining the particular characteristic of tasks in order to analyze and forecast their behavior in case of disruptions. The traditional risk analysis techniques suggest slack-based measures in order to determine the efficiency of baseline schedules. The framework is further developed to design a test bench in order to determine non-regular performance measures named as robustness indicators which correlate with the delay of such cases as multi-mode problem. Such performance measures can be used to indicate the effectiveness of baseline schedules and forecast their behavior. The outputs of these tests are used to modify the objective function which uses makespan and robustness indicators as a bi-objective performance measure in order to test the efficiency of proposed heuristics. Furthermore, since these measures indicate the behavior of tasks under disruptions, they are utilized in order to determine the shape factors and buffers for the development of a stochastic model. The analysis of project outcomes performed through Monte-Carlo simulations supports the argument of partial buffer sizing for modeling activity duration estimates rather than extreme buffer approaches proposed via PERT-beta estimates.

Die Dissertation widmet sich dem Schneiden von Faser-Kunststoff-Verbunden mit einem Laserstrahl. Herausforderung ist dabei der thermisch und optisch inhomogene Aufbau dieser Werkstoffklasse. Die Untersuchungen erfolgten an technisch relevanten Werkstoffen, basierend auf Glasfasern und thermoplastischer Matrix sowie Kohlenstofffasern mit duroplastischer Matrix. Eine grundlegende Betrachtung zur Werkstoff-Laserstrahl-Wechselwirkung zeigte zunächst den Einfluss der jeweiligen Einzelwerkstoffe und deren Mischungsverhältnis auf die absorbierten Anteile von einfallender Laserstrahlung mit den Wellenlängen λ = 1,07 µm und λ = 10,6 µm. Besondere Beachtung wurde dem Ansatz der simultanen Bearbeitung der Werkstoffe mit Laserstrahlung beider Wellenlängen gewidmet. Zielstellung war, bei gleichen optischen Randbedingungen die gute Fokussierbarkeit der Strahlung mit der Wellenlänge λ = 1,07 µm auszunutzen, um hohe Intensitäten auf dem Werkstoff zu erzeugen. Gleichzeitig sollte die Strahlung mit der Wellenlänge λ = 10,6 µm genutzt werden, um hohe absorbierte Anteile der einfallenden Laserstrahlung, vorranging im Matrixwerkstoff zu erhalten. Bei Verwendung eines Remote-Bearbeitungssystems können die Wechselwirkungszeit zwischen Laserstrahlung und Werkstoff minimiert und so hohe Vorschubgeschwindigkeiten erzeugt werden. Mit dem Mischungsverhältnis der Laserleistungen der jeweiligen Strahlquellenanteile steht dem zukünftigen Anwender ein neuartiger Freiheitsgrad zur Lasermaterialbearbeitung zur Verfügung. Im Ergebnis dieser Arbeit wurde der Einfluss dieses Parameters auf die Schneidbarkeit der Werkstoffe dargestellt. Der Endanwender erhält so eine grundlegende Orientierung zum Schneidverhalten von Faser-Kunststoff-Verbunden in Abhängigkeit von der jeweiligen Wellenlänge sowie der Schnittorientierung gegenüber der Faserorientierung der Werkstoffe.

One of the serious problems encountered in the use of various materials in technology is the occurrence of fatigue phenomena as an undesirable material damage under cyclic mechanical load. For aluminium alloys this issue is of extremely high importance in case of their utilisation for aircraft purposes, e.g., where a very wide spectrum of frequencies occur. Moreover, the cyclic loading may be joined by the presence of specific electrolyte media. Therefore, the material candidates must be thoroughly examined in view of their sensitivity to fatigue as well as to corrosion fatigue. Usually, the Cu-containing alloy EN-AW 2024 T3 is applied besides 7075 T6 in Airbus aircrafts, but the weldable alloy 6013 T6 is considered to be a potential alternative. Referring to former investigations on the environmental sensitivity (ES) in the fatigue behaviour /1-6/ this paper brings up experimental findings as well as expanded considerations about damaging mechanisms and modelling. The situation with the alloy 6013 T6 is emphasized. The propagation of cracks under cyclic load in different environments, such as vacuum, air or aqueous media, is described by means of fracture mechanics. This enables discrimination in view of the influence of environmental factors and, hence, the participation of corrosion processes.

Selbstreinigende, ultrahydrophobe Oberflächen lassen sich in der Technik vielfältig einsetzen. Das ultrahydrophobe Verhalten beruht einerseits auf einer Rauigkeit im μm-Bereich und andererseits auf der chemischen Zusammensetzung der Oberfläche. Durch den gegebenen Oberflächenaufbau sind derartige Materialien jedoch empfindlich gegen Verschleiß. In diesem Beitrag wird ein Schichtverbund bestehend aus Aluminiumoxid und zwei polymeren Komponenten vorgestellt. Die Aluminiumoxidschicht wird auf dem Wege der anodischen Oxidation erzeugt. Dieses seit langem bekannte Verfahren ermöglicht nicht nur die Oxidation der Aluminiumoberfläche, sondern gestattet es, auch, definierte Oberflächenprofile einzustellen. Durch den gezielten Einbau des hochmolekularen Polymers Chitosan in die mikroprofilierte Aluminiumoxidschicht wurde eine mechanische Stabilisierung der Schicht im Sinne eines anorganisch-organischen Composites erreicht. Außerdem dienten die Amino-Seitengruppen des Chitosans als reaktives Interface für die notwendige chemische Hydrophobierung und als Reaktionszentrum für Vernetzungen, wodurch eine weitere mechanische Stabilisierung bewirkt wird. Der Schichtaufbau hat wesentlichen

Das 3. Dresdner Werkstoffsymposium wurde am 6./7. Dezember im Westin Bellevue Hotel Dresden abgehalten. Das Thema lautete "Werkstoffoberflächen für Mensch und Technik".

Bei überkritisch großen Läsionen des peripheren Nervensystems, die zum Verlust von Motorik bzw. Sensibilität an Extremitäten führen und damit eine erhebliche Beeinträchtigung der Lebensqualität des Patienten bedingen, ist der Einsatz von Überbrückungsstrukturen bzw. Nervenleitkanälen notwendig. Da weder autologe Transplantate noch künstliche Konstrukte im klinischen Alltag bislang zufriedenstellende Ergebnisse lieferten, ist die Nachfrage nach alternativen Materialien und Konzepten des Tissue Engineering hoch. Im Rahmen dieser Dissertation ist es gelungen zwei thermoplastische Methoden zu etablieren, mit denen aus dem im medizinischen Sinne interessanten und relativ neuartigen Material Poly(3-hydroxybuttersäure) in Kombination mit Polycaprolacton poröse resorbierbare Hohlstrukturen bzw. Hohlfasern erzeugt werden können, die den hohen aktuellen Anforderungen an eine Nervenleitschiene gerecht werden. Neben der Entwicklung und Charakterisierung sowie Modifizierung der erzeugten Leitkanäle bezüglich Porosität, Permeationsverhalten, mechanische Eigenschaften und Oberflächenfunktionalisierung, konnten strukturelle als auch biochemische Reize in diese integriert werden, die in einer Reihe von ex-vivo Studien mit neuronalen Primärzellen hinsichtlich Adhäsion, Vitalität und Ausbreitungsverhalten untersucht werden konnten. Es konnte eine Art „Toolbox“ aus PHB basierten Strukturen erstellt werden, die es erlaubt hierarchische Strukturen zusammenzustellen, die entsprechend des peripheren Defektes zusammengesetzt und biomolekular maßgeschneidert werden könnten, um die native Struktur bestmöglich temporär bis zur vollständigen Regeneration zu imitieren und damit die Therapie größerer Defekte zu ermöglichen bzw. die als Plattform für weitere Konzepte der Grundlagenforschung im Bereich des Neuro-Tissue Engineering dienen.

Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Auslegung geklebter Karosserie-Mischbaustrukturen. Die derzeit verwendeten Strukturklebstoffe genügen komplexen mechanischen und schon im Fertigungsprozess hohen thermischen Beanspruchungen. Die Beschreibung der physikalischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften des Klebstoffs über den gesamten Prozess hinweg ist für die Auslegung der Klebverbindung vor allem in Mischbaustrukturen entscheidend. Temperaturen von bis zu 200 °C im KTL-Lacktrocknungsprozess führen zum einen zur Vernetzung der Klebstoffe, zum anderen aber auch zur thermischen Ausdehnung der artfremden Werkstoffpaarungen. Die so auftretenden Relativverschiebungen in großflächigen, geklebten Mischbaustrukturen können aufgrund der in dieser Arbeit vorgestellten Vorgehensweise schon in der Konzeptphase numerisch berechnet und die damit verbundenen bleibenden Deformationen sowie festigkeitsrelevanten Bereiche in der Klebschicht prognostiziert werden. Für die Dimensionierung der Klebverbindungen ist hiermit ein Nachweis der temperatur- und vernetzungsgradabhängigen Klebstofffestigkeit unter mehrachsiger Beanspruchung erbracht worden.

The formation of nano–sized precipitates is considered to be the origin of hardening and embrittlement of ferritic steel used as structural material for pressure vessels of nuclear reactors, since these nanoclusters hinder the motion of dislocations within the grains of the polycrystalline bcc–Fe matrix. Previous investigations showed that these small precipitates are coherent and may consist of Cu, Ni, other foreign atoms, and vacancies. In this work a combination of on–lattice simulated annealing based on Metropolis Monte Carlo simulations and off–lattice relaxation by Molecular Dynamics is applied in order to determine the structure, energetics and thermodynamics of coherent clusters in bcc–Fe. The most recent interatomic potentials for Fe–Cu–Ni alloys are used. The atomic structure and the formation energy of the most stable configurations as well as their total and monomer binding energy are calculated. Atomistic simulation results show that pure (vacancy and copper) as well as mixed (vacancy-copper, copper-nickel and vacancy-copper-nickel) clusters show facets which correspond to the main crystallographic planes. Besides facets, mixed clusters exhibit a core-shell structure. In the case of v_lCu_m, a core of vacancy cluster coated with copper atoms is found. In binary Cum_Ni_n, Ni atoms cover the outer surface of copper cluster. Ternary v_lCu_mNi_n clusters show a core–shell structure with vacancies in the core coated by a shell of Cu atoms, followed by a shell of Ni atoms. It has been shown qualitatively that these core–shell structures are formed in order to minimize the interface energy between the cluster and the bcc-Fe matrix. Pure nickel consist of an agglomeration of Ni atoms at second nearest neighbor distance, whereas vacancy-nickel are formed by a vacancy cluster surrounded by a nickel agglomeration. Both types of clusters are called quasi-cluster because of their non-compact structure. The atomic configurations of quasiclusters can be understood by the peculiarities of the binding between Ni atoms and vacancies. In all clusters investigated Ni atoms may be nearest neighbors of Cu atoms but never nearest neighbors of vacancies or other Ni atoms. The structure of the clusters found in the present work is consistent with experimental observations and with results of pairwise calculations. In agreement with experimental observations and with recent results of atomic kinetic Monte Carlo simulation it is shown that the presence of Ni atoms promotes the nucleation of clusters containing vacancies and Cu. For pure vacancy and pure copper clusters an atomistic nucleation model is established, and for typical irradiation conditions the nucleation free energy and the critical size for cluster formation have been estimated. For further application in rate theory and object kinetic Monte Carlo simulations compact and physically–based fit formulae are derived from the atomistic data for the total and the monomer binding energy. The fit is based on the structure of the clusters (core-shell and quasi-cluster) and on the classical capillary model.

Der steigende Effizienzdruck in der Automobilindustrie führt zu der Notwendigkeit bereits in der frühen Planungsphase umfassende Aussagen in Bezug auf die Leistungsfähigkeit des entworfenen Systems zu machen. In der vorliegenden Arbeit wird für den Fertigungsbereich Karosseriebau ein Kennzahlensystem entwickelt, das eine fundierte Entscheidungsbasis für das Management bietet und den Fertigungsplaner mit detaillierten Informationen zur Erkennung von Schwachstellen versorgt. Zur Beherrschung des komplexen Gesamtsystems wird zunächst ein hierarchisches Prozessmodell erarbeitet, anhand dessen die wesentlichen Erfolgsfaktoren des Karosseriebaus identifiziert und parametriert werden. Die Kennzahlen werden definiert und entsprechend ihrer Ursache-Wirkungs-Beziehungen in einem durchgängigen, modularen Kennzahlensystem angeordnet. Zur Sicherung der Praxistauglichkeit werden bei der Entwicklung des Kennzahlensystems der Kennzahlenbedarf und die Kennzahlenverfügbarkeit über den Projektverlauf berücksichtigt. Die Berechnung und Komprimierung der Kennzahlen sowie die Visualisierung der Leistungsentwicklung werden in die Digitale Fabrik integriert und so der manuelle Pflegeaufwand reduziert. Der Nutzen des Kennzahlensystems in der Unternehmerischen Praxis wird anhand von Beispielen verdeutlicht und nachgewiesen.

Faserverbundwerkstoffe werden häufiger für Leichbauanwendungen eingesetzt. Thermoplastische Matrixmaterialien gewinnen in der letzten Zeit immer mehr an Bedeutung wegen höherer Produktivität, niedriger Kosten und besserer Umweltfreundlichkeit sowie Recyclingsfähigkeit. Im Rahmen des Projektes SFB 639 werden Spacer-Strukturen aus GF (Glas)- und PP (Polypropylen)-Filamenten verstärkten Textilien hergestellt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Montage von textilen Preformen mittels Nähtechnik und den mechanischen Eigenschaften genähter thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe. Das Ziel ist, durch Untersuchungen der Festigkeitseigenschaften von genähten thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen die Möglichkeiten gezielter Verbesserung der mechanischen Eigenschaften herauszufinden. Als Versuchsmaterial werden Twintex®-Gewebe und Mehrlagengestrick (hergestellt im ITB) aus GF- und PP-Filamenten verwendet. Durch Zug-, Schub-, Biege- und interlaminare Scherfestigkeitsuntersuchungen ist festzustellen, dass das Nähen an mehrschichtigen thermoplastischen faserverstärkten Verbundwerkstoffe positiv wirken kann. Durch Verwenden thermoplastischer Nähfäden wie beispielsweise Polyester-Nähfäden kann die Zugfestigkeit des Verbundes sogar erhöht werden. Ohne Verminderung der Zugfestigkeit kann das Nähen die Schlagzähigkeit thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe wesentlich erhöhen. Bei der Schlagbelastung erzeugen die Nähte neue Arten des Bruchs, so dass mehr Energie aufgenommen wird. Durch das Nähen lässt sich die Schlagzähigkeit besonders bei Faserverbundwerkstoffen mit thermoplastischer Matrix bei niedrigen Temperaturen erhöhen. Die Zugfestigkeitsuntersuchungen von genähten überlappenden Faserverbunden zeigen, dass das Nähen die Zugfestigkeit überlappender Bauteile leicht erhöhen kann. Die Erfahrungen mit der Wirkung von Überlappungen der Verstärkungstextilien in Faserverbundbauteilen mit duromerer Matrix sind nicht auf thermoplastische Matrices zu übertragen. Der Konsolidierungsprozess mit thermoplastischer Matrix mittels Presstechnologie erzwingt eine konstante Wandstärke, so dass lokal im Überlappungsbereich ein erhöhter Faservolumenanteil theoretisch zu erwarten und praktisch nachgewiesen ist. Zur Vorbereitung der Montage von Faserverbundbauteilen kann das Einbringen von Löchern zur Aufnahme von Bolzen oder Schrauben erforderlich sein. Ein Konzept für ein maschinelles Verfahren zur Lochverstärkung wird in dieser Arbeit vorgeschlagen. Der Konstrukteur von Faserverbundbauteilen muss außerdem berücksichtigen, dass ein Gewinn an Schlagzähigkeit mit Verlusten bei den In-Plane-Eigenschaften verbunden ist. Durch eine optimale Wahl der Nahtparameter lassen sich gewünschte Eigenschaften des Faserverbundwerkstoffes einstellen. Trotz vielfältiger, auch berechtigter Kritik besitzt das Nähen als Montageverfahren für Preformen eine Perspektive, wenn die Nähte zielführend positioniert und schonende Nähprozessbedingungen gewährleistet werden.