Zugl.: Bayreuth, Universiẗat, Diss., 2008.

Zugl.: Bremen, Univ., Diss., 2008

Aufgrund der komplexen Strahler-Werkstoff-Wechselwirkung beim Erwärmen von Kunststoffen mit Infrarotstrahlung ist in vielen Infrarotschweißprozessen eine Rauchentwicklung zu beobachten. Diese tritt oftmals bei ruß- und/oder glasfasergefüllten Kunststoffen auf und resultiert in einem thermisch-oxidativen Werkstoffabbau, welcher zu einer Abnahme der mechanischen und thermischen Verbindungseigenschaften führt. Die Rauchbildung kann zudem lufttechnische Maßnahmen, wie Absaugeinrichtungen, an der Schweißmaschine erforderlich machen. Der Problematik der Rauchentwicklung beim Infrarotschweißen (IR-Schweißen) von Kunststoffen wird derzeit mit zeitintensiven, empirischen Voruntersuchungen zur Parameterfindung entgegengewirkt. Ziel ist es Strahlerabstands-Erwärmzeit-Kombinationen zu finden, die zu einer ausreichenden Schmelzeerzeugung bei möglichst niedriger thermisch-oxidativer Werkstoffbelastung führen. Ein Ansatz zur Reduzierung des Vorversuchsaufwandes ist die Temperaturmessung der bestrahlten Substratoberfläche, welche unterhalb der Zersetzungstemperatur des bestrahlten Kunststoffs liegen sollte. Derzeitig können jedoch nur ergänzende thermographische und pyrometrische Temperaturmesssysteme eingesetzt werden, welche eine vergleichende Messung der Prozesstemperaturen beim IR-Schweißen ermöglichen und die Prozessstabilität des IR-Schweißprozesses in einem festgelegten Prozessfenster gewährleisten. Eine Messung der tatsächlichen Kunststofftemperaturen ist mit diesen Systemen nicht möglich. Aktuell hat eine Änderung der zu schweißenden Kunststoffe, der Füllstoffe (z. B. Glasfasern) oder ein Schwanken der Füll-und Verstärkungsstoffgehalte der Kunststoffe zur Folge, dass neue Voruntersuchungen zur Prozessparameterfindung des IR-Schweißprozesses notwendig werden. Aufgrund dessen entwickeln die Professur Kunststoffe an der Technischen Universität Chemnitz und die Firma Eugen Riexinger aus Bad Liebenzell eine Temperaturmessmethodik zur Bestimmung der tatsächlich auftretenden Substrattemperaturen während der Infraroterwärmung von Kunststoffen. Die Methodik soll eine IR-Erwärmung von Kunststoffen auf eine kunststoffabhängige Soll-Temperatur ermöglichen und verhindert so die Rauchbildung während der IR-Erwärmung und damit die thermisch-oxidative Werkstoffschädigung. Der Beitrag beschreibt die aktuell auftretenden Herausforderungen beim IR-Schweißen von Kunststoffen, die gewählte Herangehensweise an die Entwicklung der Temperaturmessmethodik zur Bestimmung der tatsächlichen Substrattemperatur sowie die Ergebnisse des Entwicklungsprozesses.

This thesis documents the design, manufacturing, and assembly of a flexible thermoelectric device. Such a device has immediate use in haptics, medical, and athletic applications. The governing theory behind the device is explained and a one dimensional heat transfer model is developed to estimate performance. This model and consideration for the manufacturing and assembly possibilities are the drivers behind the decisions made in design choices. Once the design was finalized, manufacturing methods for the various components were explored. The system was created by etching copper patterns on a copper/polyimide laminate and screen printing solder paste onto the circuits. Thermoelectric elements were manually assembled. Several proof of concept prototypes were made to validate the approach. Development of the assembly process also involved proof of concept prototyping and partial assembly analysis. A full scale device was produced and tested to assess its thermoelectric behavior. The resulting performance was an interface temperature drop of 3 °C in 10 seconds with 1.5 A supplied, and a maximum temperature drop of 9.9 °C after 2 minutes with 2.5 A supplied. While the measured behavior fell short of predictions, it appears to be adequate for the intended purpose. The differences appear to be due to larger than expected thermal resistances between the device and the heat sinks and some possible degradation of the thermoelectric elements due to excess solder coating the edges.

This work deals with using of virtual instrumental program LabView as a tool for thermal measuring at the surface of asynchronous engine. Its part is managing of problems of measuring by the aid of thermocouple, mainly conversion of thermoelectric voltage on temperature. The product of work is program which measures and displays required form and records values of temperature from four parallel branches of thermocouples.

Aufgrund der komplexen Strahler-Werkstoff-Wechselwirkung beim Erwärmen von Kunststoffen mit Infrarotstrahlung ist in vielen Infrarotschweißprozessen eine Rauchentwicklung zu beobachten. Diese tritt oftmals bei ruß- und/oder glasfasergefüllten Kunststoffen auf und resultiert in einem thermisch-oxidativen Werkstoffabbau, welcher zu einer Abnahme der mechanischen und thermischen Verbindungseigenschaften führt. Die Rauchbildung kann zudem lufttechnische Maßnahmen, wie Absaugeinrichtungen, an der Schweißmaschine erforderlich machen. Der Problematik der Rauchentwicklung beim Infrarotschweißen (IR-Schweißen) von Kunststoffen wird derzeit mit zeitintensiven, empirischen Voruntersuchungen zur Parameterfindung entgegengewirkt. Ziel ist es Strahlerabstands-Erwärmzeit-Kombinationen zu finden, die zu einer ausreichenden Schmelzeerzeugung bei möglichst niedriger thermisch-oxidativer Werkstoffbelastung führen. Ein Ansatz zur Reduzierung des Vorversuchsaufwandes ist die Temperaturmessung der bestrahlten Substratoberfläche, welche unterhalb der Zersetzungstemperatur des bestrahlten Kunststoffs liegen sollte. Derzeitig können jedoch nur ergänzende thermographische und pyrometrische Temperaturmesssysteme eingesetzt werden, welche eine vergleichende Messung der Prozesstemperaturen beim IR-Schweißen ermöglichen und die Prozessstabilität des IR-Schweißprozesses in einem festgelegten Prozessfenster gewährleisten. Eine Messung der tatsächlichen Kunststofftemperaturen ist mit diesen Systemen nicht möglich. Aktuell hat eine Änderung der zu schweißenden Kunststoffe, der Füllstoffe (z. B. Glasfasern) oder ein Schwanken der Füll-und Verstärkungsstoffgehalte der Kunststoffe zur Folge, dass neue Voruntersuchungen zur Prozessparameterfindung des IR-Schweißprozesses notwendig werden. Aufgrund dessen entwickeln die Professur Kunststoffe an der Technischen Universität Chemnitz und die Firma Eugen Riexinger aus Bad Liebenzell eine Temperaturmessmethodik zur Bestimmung der tatsächlich auftretenden Substrattemperaturen während der Infraroterwärmung von Kunststoffen. Die Methodik soll eine IR-Erwärmung von Kunststoffen auf eine kunststoffabhängige Soll-Temperatur ermöglichen und verhindert so die Rauchbildung während der IR-Erwärmung und damit die thermisch-oxidative Werkstoffschädigung. Der Beitrag beschreibt die aktuell auftretenden Herausforderungen beim IR-Schweißen von Kunststoffen, die gewählte Herangehensweise an die Entwicklung der Temperaturmessmethodik zur Bestimmung der tatsächlichen Substrattemperatur sowie die Ergebnisse des Entwicklungsprozesses.

The thesis describes movement optimization of a linear thermoelectric actuator that is used for operating floor heating valves in modern buildings. Featuring experimental nature, the thesis deals with a problem specified by an industrial company within the following steps; definition of possible solutions based on problem research, experimental verification of selected propositions, the best solution selection resulting from the analysis of executed measurements, final verification with all product versions, benchmarking.

Motorcyclists are more often involved in accidents with severe harm or even fatal outcome compared to other road users. An experienced motorcycle driver is well familiar with the problem when the day light is reduced. The visibility is of course highly decreased. Allight International develops a light bulb that through a gyroscopic feature allows the light image to always be projected in the same axi-symmetric plane. The low beam head light usually accompanies the drivers movement when cornering, creating a black void ahead that leads to decreased vision. The light bulb has not yet been tested in a headlight and the LED is assumed to have high working temperature, which can lead to a shortened service life and technical errors due to the heat. By comparing empirical tests such as infrared camera and thermocouples on the prototype with theoretical tests such as computer aided design, finite element method, and computational fluid dynamics, a better understanding of how the model can be adapted to counteract the high temperature has achieved. Empirical analysis show that at a lower current of where the light bulb produces a brightness around the lower region of an automotive low beam headlight, the existing solution seems to work with the help of the fan creating forced convection. The improved and evaluated prototype, makes it possible to increase the current for the light bulb when more of the generated heat dissipates from the heat source. / Motorcyklister är mer involverade i olyckor med allvarlig eller dödlig utgång jämfört med generella trafikanter. En erfaren motorcykelförare är väl bekant med problemen som uppstår vid mörkerkörning. Givetvis blir sikten kraftigt försämrad. Allight International utvecklar en typ av lampa som med hjälp av ett gyroskop tillåter ljusbilden att alltid projiceras i samma axialsymmetriska plan. Vanligtvis följer lampan med förarens rörelse när denne svänger vilket skapar ett svart tomrum frammåt som leder till skymd sikt. Lampan har inte testas än i strålkastare och värmen antas ge en för hög arbetstemperatur, vilket kan leda till en forkortad livslängd samt tekniska fel på grund av värmen. Genom att utföra empiriska tester på prototypen som infraröd kamera och thermoelement tillsammans med teoretiska verktyg som computer aided design, finita elementmetoden och computational fluid dynamics fås en bättre förståelse för hur modellen kan anpassas för att motverka den höga temperaturen. Empiriska analyser visar att vid en lägre strömstyrka som motsvarar den ljusstyrka som är kravet för fordonsändamålsenliga halvljus, fungerar den nuvarande prototypen tillsammans med en fläkt som ger forcerad konvektion. Den förbättrade och utvärderade geometrin gör det möjligt att öka strömstyrkan då mer värme kan föras bort från värmekällan.