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Werkstoffeinflüsse auf den Spritzgussprozess von hochgefüllten Phenol-Formaldehydharz Formmassen
(2019)
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene duroplastische Formmassen laboranalytisch hinsichtlich der rheologischen und thermischen Eigenschaften untersucht. Es wurde u.a. gezielt die absolute Materialfeuchte gesteigert, um den Einfluss dieser auf das Fließ Härtungsverhalten zu charakterisieren. Anschließend wurden die Materialien auf einer hochinstrumentierten Spritzgussmaschine mit einem Fließspiralenwerkzeug untersucht. Dabei konnte ein direkter Zusammenhang zwischen dem Rückfluss und dem Plastifizierdrehmoment in Abhängigkeit der Materialfeuchte und der Prozessparameter detektiert werden . Des Weiteren wurden über die Differenzdruckmessung im Fließspiralenwerkzeug die scheinbaren Viskositäten über den Fließweg ermittelt. Hierbei konnten unterschiedliche Aufschmelzeffekte über die Fließweglänge in Abhängigke it der duroplastischen Formmasse, der absoluten Materialfeuchte und der Prozessparameter detektiert werden . Durch Schererwärmung konnte die Formmassentemperatur teilweise die Werkzeugtemperatur übersteigen. Hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften (Schlagzähigkeit, Biegefestigkeit) konnten keine signifikanten Einflussgrößen detektiert werden. Hinsichtlich des Tg konnten systematischen Unterschiede detektiert und begründet werden. Die beste Möglichkeit zur Ermittlung des Tg lieferte die TMA. Die thermischen Glasübergänge korrelieren mit den in der DSC ermittelten Aushärtegraden , wobei mit steigender Materialfeuchte ein geringer Aushärtegrad detektiert wird.
Mit der Implementierung von Versorgungspfaden kann evidenzbasiertes Wissen unter Berücksichtigung spezifischer kontextualer Anforderungen in lokale Versorgungsstrukturen umgesetzt werden. Das übergeordnete Forschungsprojekt bedient sich diesem Ansatz, um mobilitäts- und teilhabeförderliche physiotherapeutische Interventionen für ältere Menschen mit Schwindel und Gleichgewichtsstörungen in die Primärversorgung zu integrieren. Ziel vorliegenden Promotionsprojektes ist es, die Voraussetzungen für die erfolgreiche Implementierung eines Versorgungspfads für diese Personengruppe im genannten Setting zu untersuchen.
Konform mit der new MRC guidance for developing and evaluating complex interventions liegt ein essentieller Schritt in der Aufarbeitung vorhandener wissenschaftlicher Evidenz. Trotz der Relevanz von Versorgungspfaden in der Primärversorgung stellt das durchgeführte systematische Review (Publikation I) gemäß unserem Kenntnisstand die erste publizierte Forschungsarbeit zu dieser Thematik dar. Methodisch wurde hierfür eine Literaturrecherche über CINAHL, Cochrane Library und MEDLINE über PubMed durchgeführt; neben der Publikation der Hauptstudien (RCT, NRCT, CBA, ITS) wurden die dazugehörigen Prozessevaluationen mittels narrativer Synthese analysiert. Es konnten in allen Domänen des CICI frameworks beeinflussende Faktoren identifiziert werden. So sind Personal- und Zeitmangel, unzureichende Qualifikation und Motivation der Gesundheitsprofessionen, zeitintensive und komplexe Interventionskomponenten sowie fehlende finanzielle Anreize Barrieren. Schulungsmaßnahmen sowie Kenntnisse und Fähigkeiten der Interventionsanwender*innen und eine gute multidisziplinäre Kommunikation sind für eine erfolgreiche Implementierung förderlich. Die Literaturanalyse zeigte eine verbesserungswürdige Praxis der Berichterstattung, was erhebliche Wissenslücken bedingt. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Regionen mit anderen Gesundheitssystemen ist beschränkt, da die eingeschlossenen Projekte lediglich in drei unterschiedlichen Ländern durchgeführt wurden.
Die entwickelte Intervention und die geplanten Studienabläufe wurden in einer Machbarkeitsstudie auf Akzeptanz und Durchführbarkeit untersucht (Publikation II). Teilnehmende waren fünf Hausärzt*innenpraxen, 10 Physiotherapiepraxen und 22 Patient*innen. Als Endpunkte dieser prospektiven Kohortenstudie wurden Daten mittels Fragebögen (DHI, EQ-5D-5L, IPAQ), Performancetest (mini-BEST), Aktivitätssensoren (Move4, StepWatch4) und einem Bewegungstagebuch erhoben; für die Prozessevaluation kontinuierliche Feldnotizen, standardisierte Fragebögen und semistrukturierte Interviews. Eine positive Einstellung gegenüber der Intervention, Anwendungsroutine und die Unterstützung durch Angehörige wirkten förderlich, Zeitmangel hingegen hinderlich. Trotz der guten Bewertung der Schulungen hatten Hausärzt*innen Schwierigkeiten bei der Einhaltung des Studien- und Interventionsprotokolls. Hinsichtlich der physiotherapeutischen Maßnahmen erwies sich die Behandlungstreue der Patient*innen als gut. Trotz der sorgfältig entwickelten Intervention und Implementierungsstrategie, konnte ein Optimierungsbedarf identifiziert werden. Dennoch sahen alle Teilnehmenden einen Mehrwert in der Intervention.
Zusammenfassend lässt sich konstatieren, dass für eine erfolgreiche Implementierung von Versorgungspfaden in der Primärversorgung frühestmöglich unterschiedlichste Voraussetzungen zu berücksichtigen sind. Um von den vielversprechenden Vorteilen in der Praxis zu profitieren, ist ein sorgfältiger Interventionsaufbau und ein gezieltes Implementierungsvorgehen essentiell. Die Forschung ist in diesem Bereich weiter voranzutreiben, vorwiegend in bisher unzureichend erforschten Settings und Regionen. Zudem bedarf es einer Verbesserung der Forschungsqualität und Berichterstattung.
This thesis investigates the measurement and prediction of machinery noise in timber-frame buildings. To quantify the structure-borne sound power input from multi-point sources, simplified approaches were assessed that reduce the required data for out-of-plane force excitation. This identified approaches that give estimates within ±5 dB from 20 Hz to 2000 Hz. To investigative the importance of out-of-plane moment excitation, inverse methods were used to determine the power input; these were affected by noise but processing was used to overcome this shortcoming. A series of experimental investigations were carried out on a timber-frame structure undergoing mechanical point excitation. The driving-point mobility showed orthotropic plate characteristics at low frequencies, ribbed-plate characteristics in a narrow frequency band and infinite plate characteristics in mid- and high-frequency ranges. The moment mobility above or in-between studs was similar to infinite beam or plate theory with interpolation between these theories where necessary. The experimental work indicated the potential to use Statistical Energy Analysis (SEA) to predict sound transmission. The first experimental finding was that above the mass-spring-mass resonance frequency, the vibrational response of the wall leaves was uncorrelated. The second was a significant decrease in vibration across the wall from the excitation point, with structural intensity showing a decrease in net power flow across successive timber studs. The third was that tongue and groove connections between chipboard sheets significantly reduce the vibration transmission above 500 Hz. This led to different SEA models being used to model a timber-frame wall undergoing mechanical point excitation. A 41-subsystem model was found to be necessary to reproduce the measured vibration levels on both leaves within 10 dB. As there is a significant decrease in vibration with distance in the mid- and high-frequency range, the region close to the excitation point is particularly important and the SEA model has better accuracy in this region. An alternative engineering approach to the prediction of machinery noise in timber-frame buildings was introduced and validated that used measured transmission functions between the injected power and the spatial-average sound pressure level in a receiving room. A field survey and case studies indicate this is a feasible and practical approach.
The work reported in this thesis addresses the problem of structure-borne sound transmission in buildings. Vibrating sources, such as services plant and domestic appliances, transmit vibro-acoustic power, causing noise complaints by occupants in rooms removed from the source room. There is not yet an accepted practical method of predicting the installed power into floors or supporting walls, and thence the resultant sound pressure in rooms.
This study concentrates on the prediction of the installed power from mechanical installations in lightweight buildings composed of framed and ribbed plates. To identify the characteristics of such receiver elements, a field survey has been undertaken, which involved measurement of the point and transfer mobilities of common wall and floor structures. It is shown that the range of measured values of receiver point mobility is surprisingly small and that the constructions investigated often displayed thin plate-like characteristics, with relatively small spatial variations in point mobility. These field measurements give support to the notion of averaging over contacts.
This single equivalent receiver mobility has been assembled both from measured data and from the approximate method and then used in combination with single equivalent source data, to yield an approximate prediction of the installed power. The agreement obtained between the exact and approximate values allowed consideration of a practical implementation of the approximate prediction method, based on a reception plate method which yields the activity and mobility of the tested machine as single equivalent values.
Pferdemist stellt eine große ungenutzte Ressource zur Erzeugung regenerativer Energie dar. Jedoch ist eine thermische Umsetzung durch hohe Störstoffanteile sowie den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Rohmists sehr anspruchsvoll. Die vorliegende Arbeit bildet eine systematische empirische Datengrundlage für die Beurteilung von Pferdemist als Biomassebrennstoff und zeigt Möglichkeiten zur positiven Beeinflussung der Brennstoffeigenschaften auf.
Ergebnis der Arbeit ist eine interdisziplinäre Zusammenschau zum Erkenntnisobjekt "multimediale Lern- und Masseninformationssysteme" und darauf aufbauend die Vorstellung eines Vorgehensmodell zur Konstruktion dieser Systeme und die Einbettung dieses Modells in ein bestehendes Systemplanungskonzept.
Dazu wird in der Arbeit zunächst der Begriff Multimedia anhand von allgemeinen Kriterien der Mensch-Maschine-Mensch - Kommunikation eingegrenzt und definiert. Ergebnis ist eine Systematik zur Einordnung von wissenschaftlichen Forschungsgebieten in diesem Bereich. Im zweiten Schritt erfolgt eine Untersuchung lerntheoretischer Konzepte anhand eines fünfdimensionalen Rasters. Ergebnis sind zwei Modelle, die sich zur elektronisch unterstützten Wissensvermittlung im allgemeinen eignen. Im dritten Schritt erfolgt eine Auseinandersetzung mit Informationsdarstellungen und Interaktionsmöglichkeiten an der Mensch-Maschine-Schnittstelle. Dazu wird ein konsistentes Raster erarbeitet, anhand dessen wahrnehmungspsychologische und technische Parameter von Informationsdarstellungen und Interaktionsmöglichkeiten untersucht werden. Ergebnis ist die Beschreibung von einem aus der Theater-, Film- und Fernsehbranche adaptierten Prozeß zur Erstellung eines multimedialen Drehbuchs, dem Storyboard. Der vierte Schritt beschreibt die Kombination der lerntheoretischen Konzepte mit dem Prozeß des Storyboardings multimedialer Anwendungen und die Einbettung in ein systemplanerisches Vorgehen dazu. Ergebnis ist ein Phasenkonzept zur Systemplanung multimedialer Lern- und Masseninformationssysteme.
In Deutschland ist Laubholz als nachwachsende Ressource vorhanden. In langlebigen Produkten verwendet kann es eine hervorragende Kohlenstoffsenke sein. Jedoch wird fast die Hälfte der geernteten Laubhölzer energetisch genutzt. Es ergibt sich eine paradoxe Situation. Der Übergang zu einer holzbasierten Bioökonomie setzt auf die Nutzung natürlicher Kohlenstoffsenken unter Zuhilfenahme nachwachsender Rohstoffe. Laubholz in langlebigen Produkten genutzt, ermöglicht eine langfristige Kohlenstoffspeicherung und erweitert das Angebotspotenzial der Ressource. Dies sind wichtige Schritte in der Erreichung der Ziele des Klimaschutzplans 2050. Ein Umdenken in der Laubholznutzung und eine neue strategische Ausrichtung der Forst- und Holzwirtschaft, die dazu beiträgt, dieses Ziel zu erreichen, erfordert eine klare, gemeinsame Vision. Auf Basis einer dreistufigen Wertschöpfungskettenanalyse wird untersucht, wie die Wertschöpfungskette Laubholz zur Entwicklung der holzbasierten Bioökonomie beitragen kann. Eine höhere Wertschöpfung von Laubholz unterstützt den Übergang zur holzbasierten Bioökonomie und erhöht die Versorgungssicherheit. Transparente Laubholzströme zeigen noch unter Wert genutzte Mengen und ermöglichen eine optimierte Zuordnung der Laubholzströme. Es werden neue Strategien und politische Empfehlungen zur Erhöhung der stofflichen Nutzung von Laubholz für Industrie, Verbände und politische Entscheidungsträger entwickelt und bewertet. Vorliegende Arbeit erweitert den Stand des Wissens, indem die gesamte Wertschöpfungskette Holz betrachtet wird. Erstmalig wurde ein konsistenter Datensatz für die Wertschöpfungskette Laubholz für Deutschland erstellt. Die Arbeit basiert auf der Verknüpfung einer systematischen Literaturrecherche, einer Materialflussanalyse und einer hybriden Delphi-SWOT-Analyse. Die Ergebnisse zeigen, dass die Wertschöpfungskette Laubholz den Übergang zu einer holzbasierten Bioökonomie durch die Erhöhung der stofflichen Laubholznutzung unterstützt.
Aufgrund ihres Leichtbaupotentials und der vorteilhaften Ökobilanz werden thermoplastische Hybridverbunde mit Naturfaserverstärkung (z. B. Flachs, Hanf und Kenaf) seit langem in der Au-tomobilindustrie eingesetzt. Holzfasern (z. B. Fichte) wurden in diesem Zusammenhang bisher nicht untersucht. Die mechanischen Eigenschaften von Holzfasern sind vergleichbar mit Naturfa-sern. Darüber hinaus bieten Holzfasern Vorzüge wie lokale Verfügbarkeit und eine vorteilhafte Ökobilanz. Bei Hybridverbunden kann zudem die gleiche Holzfaser sowohl im Anspritzmaterial als auch in flächigen Halbzeugen als Verstärkungsfaser genutzt werden. So wird ein unnötiger Materialmix vermieden.
Im Rahmen dieser Arbeit werden thermoplastische Faserverbundkunststoffe mit Holzfasern un-tersucht. Hierzu werden Fichtefasern über ein thermo-mechanisches Aufschlussverfahren im La-bormaßstab hergestellt. Diese Fichtefasern werden einerseits über einen Spritzgusscompounder mit Polypropylen und Haftvermittler direkt compoundiert, andererseits werden sie mit Polypro-pylenfasern über ein Airlay-Verfahren zu einem Vlies gelegt. Bei der direkten einstufigen Com-poundierung werden verschiedene Holzfaseranteile von bis zu 30 Gew.-% untersucht. Mit einem steigenden Holzfaseranteil wurde eine Erhöhung der Zugeigenschaften, der Viskosität und der Dichte festgestellt. Die Holzfasern haben somit eine Verstärkungswirkung. Die Kerbschlagzähig-keit bleibt bei steigendem Holzfaseranteil im Rahmen der Standardabweichung konstant, ist je-doch im Vergleich zum unveränderten Grundpolymer geringer.
Eine charakteristische Eigenschaft von direkt angespritzten Strukturen bei Hybridverbunden ist die Verbundhaftung. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Verbundfestigkeit von angespritzten Rip-pen aus Polypropylen und Fichtefasern mit verschiedenen Vliesstoffen verglichen. Die Vliese be-stehen aus Holzfasern (Fichte) oder alternativ aus Naturfasern (Kenaf und Hanf), jeweils mit einer Polypropylenmatrix. Im Kopf-Zug-Versuch zeigt sich, dass die Kerntemperatur der Vliese und die Rippengeometrie einen signifikanten Einfluss auf die Verbundhaftung haben. Ein Direkt-Com-pound und ein Wood-Plastic-Composite als Anspritzmaterial unterscheiden sich hinsichtlich der Verbundhaftung nicht signifikant voneinander. Natur- und Holzfaser-Hybridverbunde weisen vergleichbare Tendenzen in der Verbundfestigkeit und Mechanik auf. Weitere Tests mit Compu-tertomographie und Durchstoßversuchen bestätigen die Ergebnisse. Holzfaserverstärkte thermo-plastische Hybridverbunde können somit bezüglich ihres mechanischen Verhaltens mit Naturfa-serverbundwerkstoffen konkurrieren und stellen eine geeignete Alternative dar.
Die Zielstellung der Arbeit war es, die Faserstofferzeugung für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen zu untersuchen, um zu einem besseren Verständnis der dort stattfindenden physikalischen Vorgänge beizutragen. Für die Bearbeitung der Zielstellung wurden physikalische Experimente zur Faserstofferzeugung im Labormaßstab mit dem TMP-Verfahren (Thermo Mechanical Pulp) und dem RMP-Verfahren (Refiner Mechanical Pulp) sowie den Holzarten Fichte (Picea abies Karst.) und Buche (Fagus sylvatica L.) durchgeführt. Aus den grundlegenden Untersuchungen zur Prozessführung der labortechnischen Faserstofferzeugung konnte eine Vorgehensweise abgeleitet werden, mit der reproduzierbare Ergebnisse in der Untersuchung von Mahlscheiben erzielt werden. Die Untersuchung der Sorption von Wasserdampf durch Hackschnitzel in Sattdampfatmosphäre mit einem Sattdampfdruck zwischen 1 bar und 9 bar respektive einer Temperatur von 120 °C bis 180 °C wurde mittels einer gravimetrischen Messeinrichtung ermittelt. Mit dieser in situ Bestimmung der Holzfeuchte wurde eine vom Sattdampfdruck und der Ausgangs-Holzfeuchte abhängige Absorption vonWasser nachgewiesen, die mit der berechneten Wärmemenge zur Erwärmung der Hackschnitzel assoziiert ist. Die Holzfeuchte nach Entspannung des Sattdampfdrucks war unabhängig von der Höhe des Sattdampfdrucks und stellte sich oberhalb der Ausgangs-Holzfeuchte ein. Der zeitliche Verlauf derWasseraufnahme und -abgabe erfolgte simultan zum Anstieg und Abfall des Sattdampfdrucks. Die Untersuchungen zur spezifischen elektrischen Leistungsaufnahme im TMP-Verfahren zeigten ferner, dass signifikante Unterschiede bezüglich der Holzarten, der Aufschlusstemperaturen und der Mahlscheibenmuster bestanden. Die Faserstofferzeugung mit der Holzart Buche zog, im Vergleich zur Holzart Fichte, eine geringere spezifische elektrische Leistungsaufnahme nach sich. Mit steigender Aufschlusstemperatur nahm die spezifische elektrische Leistungsaufnahme bei beiden untersuchten Holzarten ab und die Differenzen zwischen den Mahlscheibenmustern wurden geringer. Im RMP-Verfahren konnte die prinzipielle Machbarkeit der Faserstofferzeugung für Holzfaserdämmstoffe mit einem speziell entwickelten Mahlscheibenmuster belegt werden. Aus den Versuchen zur Faserstofferzeugung wurde die Erkenntnis gewonnen, dass neben dem Erweichungsverhalten der Holzarten, insbesondere die Gestaltung der Mahlscheibe mit der Reduzierung der spezifischen elektrischen Leistungsaufnahme einherging. Aus den weiteren Untersuchungen zum elektrischen und thermischen Energiebedarf in der Faserstofferzeugung entstand die Erkenntnis, dass neben dem Sattdampfdruck respektive der Aufschlusstemperatur die spezifische elektrische Leistungsaufnahme in Beziehung mit der Konsistenz der Faserstoffe nach dem Aufschluss steht. Die Analyse zur Beschaffenheit der Faserstoffe wurde mit der Kollektivmethode Luftstrahl- Prüfsiebung und der Individualmethode quantitative Bildanalyse durchgeführt. Mit beiden Methoden konnten Unterschiede in den Dispersitätseigenschaften bezüglich der Holzarten, der Aufschlusstemperaturen und der Mahlscheibenmuster nachgewiesen werden. Sowohl mit der Luftstrahl-Prüfsiebung als auch mit der quantitativen Bildanalyse wurde festgestellt, dass die Feinheit der Partikel mit steigender Aufschlusstemperatur zunimmt. Die Wärmeleitfähigkeit wurde im Zweiplattenverfahren an Faserstoffprobekörpern ermittelt, die mit einer aerodynamischen Vlieslegung gebildet wurden. Korrelationstabellen zur Identifizierung von funktionalen Zusammenhängen zwischen Dispersitätseigenschaften und der Wärmeleitfähigkeit lassen den Schluss zu, dass die Feinheit der faserartigen Partikel in Beziehung mit der Wärmeleitfähigkeit stehen. Insgesamt boten spezielle Mahlscheibenmuster ein hohes Potenzial, um den elektrischen und thermischen Energiebedarf im Prozess der Faserstofferzeugung zu senken und die Beschaffenheit der Faserstoffe für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen zu optimieren.
Software-Architektur und Projektmanagement sind Mittel, um große Software-Entwicklungsprojekte beherrschbar zu machen. Die Verbindung zwischen beiden Disziplinen wird in dieser Arbeit mithilfe einer Architekturtheorie hergestellt: Ein Verfahren wird vorgeschlagen, mit dem die Beschreibung der logischen Architektur und die Projektplanung iterativ abgeglichen und verbessert werden können. Verfahren zur architekturbasierten Optimierung der Planung werden daraus entwickelt. Die Dokumentation von Architekturen mithilfe von Architektursichten ist der zweite Schwerpunkt. Mathematisch fundierte Verfahren zur Erzeugung von Sichten werden mithilfe einer Architekturtheorie definiert. Die Verfahren erzeugen etwa Architektursichten, die Projektmanagement und die Kommunikation innerhalb des Projektes mithilfe von Planungsinformationen unterstützen. Ein prototypisches Werkzeug demonstriert Anwendbarkeit der Theorie und der vorgeschlagenen Verfahren