Materialien & Produktionstechnik
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Die Fakultäten Angewandte Chemie sowie Maschinenbau und Versorgungstechnik kooperieren eng in der Forschung zu Schmierfetten. Die Schwerpunkte dieser Zusammenarbeit liegen auf der Herstellung,
Charakterisierung und Wirkung von Fetten. Um den Studierenden beider Fakultäten bereits im Bachelorstudium die Möglichkeit zu geben, sich mit dem Thema „Schmierfette" vertraut zu machen, ist die Einrichtung eines „virtuellen" fakultätsübergreifenden Labors geplant. In einem ersten Schritt wurden
Versuche entwickelt, die es zukünftigen interdisziplinären Studierendengruppen ermöglichen, eigenständig Schmierfette herzustellen und zu prüfen. Diese fakultätsübergreifende Zusammenarbeit soll die interdisziplinären Kompetenzen der Studierenden fördern und den Zugang zu komplexen Inhalten erleichtern.
An den Fakultäten Angewandte Chemie und Maschinenbau und Versorgungstechnik wird Forschung mit Fokus auf Herstellung, Charakterisierung und Wirkung von Fetten betrieben. Ein gemeinsam gegründetes Lehrkompetenzzentrum hat es sich zum Ziel gesetzt, Studierende für das Thema Schmierfette zu begeistern, sie an interdisziplinäre Forschung heranzuführen und Projekte bearbeiten zu lassen. Zentrum der fakultätsübergreifenden Aktivitäten ist ein monatlich stattfindendes gemeinsames Seminar. Es lebt von den Projektvorträgen der Studierenden und Grundlagenvorträgen der Professoren. Dieses Seminar vermittelt Studierenden fakultätsfremde Sichtweisen (Perspektivwechsel!) und verhilft ihnen zur Erkenntnis, dass interdisziplinäre Zusammenarbeit eine notwendige Voraussetzung zielorientierter Forschung ist.
Dry operated stirred media mills are gaining increasing relevance in fine grinding applications due to their high energy densities and process flexibility. Nevertheless, the interrelation between operating parameters and stress
conditions remains insufficiently understood compared to wet milling systems. In this work, the grinding media motion within a vertically oriented batch stirred media mill was investigated using Discrete Element Method
(DEM) simulations, experimentally calibrated to incorporate the influence of powder flowability as a function of grinding aid formulation and applied to dry milling experiments of calcium carbonate. The results reveal that, analogous to wet operation, an optimum stress intensity exists at which the specific energy demand to achieve a target fineness is minimized. For dry milling, however, the stress intensity must be defined as the ratio of stress energy to the stressed product mass, since the captured product fraction which varies with powder properties is decisive for the stress intensity value. DEM analysis further indicates that the tip speed alone does not adequately represent the effective bead velocity distribution under dry conditions. The study demonstrates that both operating parameters and product formulation significantly affect the stress environment and comminution efficiency, implying that individual optimization strategies are required for each product system.
Silicone elastomers are widely used polymers with unique properties, but no recycling process is established so far due to their cross‐linked network and chemical stability. Cleavable functional groups can be introduced into silicone elastomers to facilitate their degradability. In this study, we report on the synthesis of selectively cleavable silicone elastomers based on acetal cross‐linkers incorporated by hydrosilylation. Acetal cross‐linkers 1,1‐bis(2‐propen‐1‐yloxy)hexane (HexAc), [bis(2‐propen‐1‐yloxy)methyl]benzene (BenzAc), and 1,3‐bis‐{4‐[(allyloxy)methyl]‐1,3‐dioxolan‐2‐yl}‐propane (GluAc) were synthesized and introduced into a silicone formulation of vinyl‐terminated polydimethylsiloxane (Vi‐PDMS) and tetrakis(dimethylsiloxy)silane (TDMSS) using Karstedt's catalyst for catalyzing the cross‐linking reaction. The acetal‐containing silicones show similar mechanical and thermal properties compared to a reference silicone without acetals. Silicone elastomers with 10 wt.‐% of acetal cross‐linkers degrade quickly and selectively at 50°C in the presence of THF and 0.1 M HCl 9:1 (w:w) while Si–O bonds remain intact at these conditions. These results show the promising potential of using cleavable acetal cross‐linkers as additives in industrially established silicone formulations without the need for novel manufacturing processes. To the best of our knowledge this is the first reported case where cleavable acetal groups were introduced into silicone elastomers by hydrosilylation.
High-speed observation of melt pool-vapor interactions in long-pulsed laser ablation of metals
(2025)
Laser ablation of metals can be performed using cost-effective and efficient continuous wave fiber lasers using the fast power modulation capabilities of these beam sources. Single-pulse laser ablation of steel with pulse durations in the microsecond to millisecond time scale is observed using a high-speed camera setup to investigate the dynamic interactions between the generated melt pool and the vapor phase. Distinct processing regimes were identified depending on the pulse duration, temporal pulse shape, and power density. Pulse durations in the microsecond range can lead to beneficial processing conditions for ablation processes. In this regime, phase explosion and dynamic melt expulsion by melt uplift and coaxial droplet ejection due to the rapid drop in vapor pressure after the laser pulses were observed as desirable mechanisms, leading to effective material removal and high processing quality with little melt adhesion.
This computational study examines the sensitivity of the vibrational eigenmodes of a block-shaped piezoelectric test specimen upon variation of the underlying material parameters. The method of Sobol is employed with the calculated resonance positions and their respective electrical impedance as quantity of interest. For this purpose, the FEM-Software COMSOL Multiphysics in combination with MATLAB is used to calculate the resonance frequencies and impedance values as well as a mode shape analysis for eigenmode identification.
Caking ist ein häufig auftretendes Phänomen bei der Handhabung und dem Transport sehr feiner Pulver in verschiedenen Industriezweigen. Besonders oft tritt dieses Phänomen in den Bereichen der chemischen, pharmazeutischen, Lebensmittel- oder Bauindustrie auf. Charakteristisch für Caking ist die Bildung von störenden Klumpen und Anhaftungen, welche zu Betriebsunterbrechungen, Stillständen und Qualitätsabweichungen von Produkt führen können [1].
In Rahmen einer Vorlaufforschung wurde der Effekt von drei Additiven verschiedener Substanzklassen auf das Transport- und Trennverhalten von zwei Modellstoffen, Lactose und Kalkstein, untersucht. Der Wahl der Additive, Heptansäure, Triethanolamin und Natriumstearylfumarat, basierte auf den vorherigen Untersuchungen [2] – [4], welche sich mit geeigneten Mahlhilfen für Zerkleinerungsprozessen befassten. Zur Untersuchung des Trennverhalten wurden Experimente in einem Siebturm sowie einem Zick-Zack-Windsichter durchgeführt. Die Untersuchung des Transportverhaltens erfolgte mit Hilfe von Vibrationsrinnen. Ergänzend wurden Messungen der Partikel- und Agglomeratgrößen sowie die Bestimmung der Fließfähigkeit in einer Ringscherzelle durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigten, dass insbesondere die Zugabe von Heptansäure zur Veränderung der Pulvereigenschaften führte. Dabei lagen die beiden Modellstoffe in feinem Zustand vor und die Agglomeratenbildung wurde unterdrückt, während die Staubneigung von Pulvern deutlich zunahm. Die Zugabe von Triethanolamin führte im Fall der Lactose zu einer deutlichen Abnahme der Anhaftungsneigung bei einer leichten Zunahme der mittleren Agglomeratgröße. Im Fall von Kalkstein wurde dieses Verhaten jedoch nicht mehr beobachtet. Die Zugabe von Natriumstearylfumarat führte zu den geringsten Veränderungen im Verhalten der beiden Modelstoffe.
Im Allgemeinen haben die Untersuchungen gezeigt, dass das Verhalten von sehr feinen Pulvern nicht direkt mit der Partikel- oder Agglomeratgröße in Verbindung gebracht werden kann. Durch die Untersuchung der Fließfähigkeit mit der Ringscherzelle kann das Pulververhalten bei den Transport- und Trennvorgängen ebenfalls nicht prognostiziert werden. Demgegenüber haben gerade die Betriebsparameter und Oberflächengeometrien einen beträchtlichen Einfluss auf das Pulververhalten.
Holztafelbau
(2025)
Die Publikation ist ein Handbuch zur Anwendung des modernen Holztafelbaus mit Ausführungen zu Entwurf, Konstruktion, Verfertigung, Überwachung und Montage, Tragsysteme, Bauphysik, Schallschutz, Brandschutz und Raumluft. Es enthält Ausführungen zur Technischen Gebäudeausrüstung im Holzbau, Regelkonstruktionen, Regeldetails, Bauprodukten und zur Gebäudemodernisierung mit vorgefertigten Holztafelbauelementen.
The formation of carbon-doped titanate nanotubes has been studied by using a simplified synthesis approach and extracting samples at different stages during the formation. The hydrothermal synthesis was conducted in a rotary evaporator with a PFA flask under ambient conditions. The resulting samples have been analyzed regarding their morphology, structure and surface area using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and gas adsorption measurements. The results show the formation of high surface area nanosheets after a synthesis time as short as 2 h. Even though the surface area at this stage has already reached 212 m2/g, a change in morphology to elongated structures is not observed until 4 h of synthesis, suggesting the formation of the nanotubes during this phase. From that moment on, the d100 value, corresponding to the layer spacing between the nanotube layers, is further decreasing. Additionally, the formation of bundles with longer synthesis times was observed. This effect is discussed to be caused by a self-assembly process of nanotubes assisted by the continuous rotation of the flask in the rotary evaporator. The analysis of the final sample after 24 h revealed remaining carbon shells from the precursor powder. The presence of Ti–O–C bonds observed by X-ray photoelectron spectroscopy proved the incorporation of carbon in the nanotube structure.