6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften
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Weiterentwicklung eines gasbetriebenen Wirbelschicht-Sinterreaktor für kleinste Keramikbauteile
(2023)
Diese Arbeit optimiert einen gasbetriebenen Wirbelschicht-Sinterreaktor für kleinste Keramikbauteile. Der Reaktor nutzt das Prinzip der Wirbelschicht, um die zu sinternden keramischen Bauteile in der Schwebe zu halten und ermöglicht so eine erhebliche Beschleunigung der Prozesszeit im Vergleich zu konventionellen Brennöfen. Ziel dieser Arbeit war es, den bestehenden Forschungs-reaktor zu optimieren, indem der Brenner neu ausgerichtet, ein neues konisches Brennrohr konstruiert und eine neue Vorrichtung zur Probenentnahme entwickelt wurde. Die Anlage wurde erfolgreich verbessert und ermöglicht nun den Schwebezustand der Bauteile sowie eine schnellere Aufheizung. Es wurde auch eine Vorrichtung zur Probenentnahme konstruiert und die Bauteile auf Maßhaltigkeit und Bildung von Agglomeraten untersucht. Allerdings muss das Material des Brennrohrs ersetzt werden. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass die Anlage erfolgreich verbessert wurde und das Sintern der Bauteile nun möglich ist.
Um auch zukünftig die steigenden Datenraten und die damit verbundene Kanalbandbreite in optischen Systemen der Telekommunikationsbranche zur Verfügung zu stellen, sind neue Ansätze bei der Datenübertragung notwendig. In dieser Arbeit wird ein Verfahren untersucht, dass die breitbandige, digitale Datenübertragung über einen solchen neuen Ansatz, den substratintegrierten Wellenleiter (SIW), ermöglicht.
Zur Untersuchung war es zunächst notwendig, die Anforderungen an das Verfahren, anhand der gegebenen Rahmenbedingungen, festzustellen. Für das anschließend erstellte Konzept wurde eine Marktrecherche zu den zur Umsetzung notwendigen Komponenten durchgeführt. Anhand dieser Auswahl konnte mittels einer Transientensimulation die allgemeine Tauglichkeit des Verfahrens nachgewiesen werden, noch bevor es in einen Schaltplan überführt wurde. Das aus dem Schaltplan erzeugte Layout wurde zur Beseitigung etwaiger Störstellen mit einem 3D Feldsimulator untersucht und steht zur Freigabe für eine Leiterplattenproduktion bereit. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein untersuchtes und in die Praxis umsetzbares Verfahren, mit dem ein breitbandiges, digitales Signal über einen substratintegrierten Wellenleiter übertragen werden kann. Jedoch eignet sich die Implementierung des Verfahrens nicht für die direkte Umsetzung in zukünftigen Projekten. Dies liegt zum einen am erhöhten Schaltungs-aufwand gegenüber den aktuell verwendeten Verfahren und zum anderen am Mangel geeigneter, momentan auf dem Markt verfügbarer Komponenten, die die benötigte Bandbreite zur Verfügung stellen.
Es gibt zahlreiche Ansätze, Ressourcennutzung in Volkswirtschaften und Unternehmen zu messen und zu bewerten. Sechzehn Ansätze werden systematisiert und für ausgewählte Indikatoren aus diesen Ansätzen wird beispielhaft die Möglichkeit untersucht, sie auf Unternehmens‐ bzw. Produktebene zu bestimmen. Es zeigen sich Schwierigkeiten in der Datenermittlung, insbesondere in den Lieferketten, sowie in der Indikatorberechnung durch das Fehlen von Umrechnungsfaktoren und unklare methodische Vorgaben. Die mangelnde Bestimmbarkeit der Indikatoren steht so der Anwendung dieser Ansätze im Weg.
In der vorliegenden Arbeit wird eine softwaregestützte Methode zur Bestimmung von Wirbelstromverlusten eines Permanentmagneten, innerhalb einer rotierenden elektrischen Synchronmaschine, untersucht. Die Berechnung der Magnetverluste wird mit der FEMAG Erweiterungssoftware AMELA durchgeführt, deren Grundlage eine quasistatische Feldberechnung bildet. Da Wirbelströme räumlich verteilt sind, liefert eine reine zweidimensionale Magnetverlustberechnung mit FEMAG-DC bislang nur
ungenügend genaue Ergebnisse, zudem können keine Magnetsegmentierungen
eingebracht werden. Analytische Ansätze zur Berechnung der Verlust-anteile, die zur Erwärmung der Maschine führen, werden aufgezeigt. Die Verlustleistungen der einzelnen Wärmequellen werden in ein thermisches Modell der Maschinen eingetragen, um die statische Magnettemperatur zu ermitteln. Die Ergebnisse lassen sich anhand von Messungen der Maschine, in Form einer indirekten Bestimmung der Magnettemperatur, verifizieren. Ist eine Entmagnetisierung des Magneten aufgrund
von übermäßiger thermischer Belastung zu erwarten, werden geeignete
Segmentierungsmaßnahmen vorgestellt und aus fertigungstechnischer Sicht bewertet. Die Ursache und Ausprägung der Wirbelströme wird aufgezeigt, sowie Einflüsse beschrieben, die bei der Berechnung berücksichtigt werden müssen.
Es soll Energy Harvesting mit piezoelektrischen Polyvinylidenfluorid-Folien betrieben werden. Hierzu werden zunächst Möglichkeiten zur Verarbeitung der Folien dargestellt. Anschließend werden Einflüsse der Formgebung, Art der Last und Einspannung auf den Energieertrag untersucht werden. Um eine neutrale Bewertung durchführen zu können, ohne den Einfluss einer ohmschen Last, wird ein Impedanzwandler mit der CAD-Software Eagle erstellt und gefertigt und für Messungen verwendet. Hernach wird ein Demonstrator in Form einer kleinen Fitness-Matte aufgebaut. Diese soll die Möglichkeiten des Energy Harvesting mittels PVDF-Folien aufzeigen. Um die Energie möglichst effizient aus dem System ziehen zu können, wird ein AC/DC-Wandler erstellt.
A shorter product life cycle and therefore, reduced
project duration is the major success factor for machinery and
plant engineering today. One use case for Virtual Commission-
ing (VC) is the early software test without an existing plant.
The primary effort of VC lies in the manual creation of the
plant model. There are various simulation tools with different
advantages available. Selecting one tool has consequences for
the whole engineering process. The exchange of models across
different tools is not possible or discouraged by the respective
vendors due to various reasons. This paper describes a concept to
exchange behavior models via the table-based import interfaces
for an automated model generation within common simulation
tools. The concept utilizes an approach to exchange the behavior
of components using the vendor-neutral and standardized pro-
gramming language PLCopenXML containing all IEC 61131-3
programming languages. This removes the main obstacle for a
broader industrial application of VC, as it minimizes the manual
effort for creating and exchanging behavior models through the
use of standardized library elements and existing interfaces.