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In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss einer Beschleunigungsregelung auf das Regelverhalten von Servoantrieben untersucht. Auf einen Beschleunigungssensor wird verzichtet. Die Istbeschleunigung wird aus dem Positionsmesswert berechnet. Anhand eines verifizierten Modells für Positionsmessfehler wird der Einfluss der Positionsauflösung und der Messsignalqualität auf die berechnete Beschleunigung dargestellt. Basierend auf diesen Ergebnissen wird das Konzept einer kombinierten Strom- und Beschleunigungsregelung entwickelt und dessen Funktionalität nachgewiesen.
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.
Die vorliegende Arbeit untersucht den Einsatz von Halbleitern großer Bandlückenenergie, wie Siliziumkarbid und Galliumnitrid, in Stromrichtern der Antriebstechnik. Diese Halbleiter weisen im Vergleich zu bipolaren IGBTs geringere Schaltverluste auf, wodurch die Schaltfrequenz deutlich erhöht werden kann. Das ermöglicht den Einsatz von Motorfiltern kompakter Bauform und geringen Kosten. Als Ergebnis erhält man einen Stromrichter mit hoher Stromreglerbandbreite und nahezu ideal sinusförmigen Ausgangsspannungen mit geringen Signalverzerrungen.
Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung sind die Themen der Stunde. Vor allem die Bauindustrie hat ein großes Potenzial, umweltfreundlicher zu agieren, da dieser Industriezweig einer der größten Kohlenstoffdioxid-Emitter ist. Durch die Verlängerung der Lebenszeit von Bauwerken und die Einsparung von Baumaterialien kann nachhaltiger und ressourcenschonender gearbeitet werden. Eine Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen ist der Einsatz alternativer Beton-Bewehrungen.
Der Grundbaustoff Beton hat sehr gute Druckfestigkeiten, weist allerdings Defizite bei der Zugfestigkeit auf. Zur Verbesserung der Zugfestigkeit wird dem Beton ein Material mit hoher Zugfestigkeit beigemischt. Dieses wird „Bewehrung“ genannt. Stand der Technik in der Bauindustrie ist momentan die Bewehrung mit Stahlstäben und -matten. Der Stahl begrenzt allerdings die Lebenszeit von Bauwerken, da es durch das Eindringen von Chloriden, Sulfaten oder Kohlendioxid früher oder später zu Korrosion kommt. Um den Korrosionszeitpunkt hinauszuzögern, verwendet die Industrie eine dicke Betonschutzschicht, um den Stahl zu schützen. Die Verwendung einer korrosionsbeständigen alternativen Bewehrung würde die Lebensdauer (Dauerhaftigkeit) von Bauwerken steigern und gleichzeitig eine Verringerung der verwendeten Baumaterialien bewirken. Dies würde einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Bauindustrie leisten.
Eine Substanz, die als Bewehrungsmaterial eingesetzt werden kann, ist Polypropylen (PP). Polypropylen ist ein sehr korrosionsbeständiges Polymer, das die gerade beschriebenen Effekte erzielen würde. Allerdings ist Polypropylen als Standardmaterial nicht für die Bewehrung von Beton geeignet. Seine mechanischen Eigenschaften sind nicht vergleichbar mit denen von Baustahl. Gleichzeitig ist die Adhäsion von Polypropylen zu Beton nicht ausreichend, um eine effiziente Verstärkung erzielen zu können.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Lösungswege zu entwickeln, wie aus PP eine alternative Betonbewehrung hergestellt werden kann. Zuerst wurde sowohl das Problem der niedrigen mechanischen Eigenschaften von Polypropylen als auch die Schwierigkeit der geringen Adhäsion zu Beton getrennt untersucht. Im Anschluss wurden Methoden eruiert, mithilfe derer eine Kombination der mechanischen Eigenschaften mit der Adhäsion zu Beton bei gleichbleibenden Eigenschaften möglich ist. Hierfür wurde ein Reaktivextrusions- und ein Co-Extrusionsprozess untersucht.
Die Zugfestigkeit von Polypropylen kann durch eine starke Orientierung der Molekülketten signifikant erhöht werden. Der dafür nötige Verstreckungsprozess ist die Basis für die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. In einem ersten Schritt wurden verschiedene PP-Typen auf deren Verstreckbarkeit untersucht und in der Folge mit makroskopischen und nanoskaligen Füllstoffen ausgerüstet, um so die Zugfestigkeit und den Elastizitätsmodul zu steigern. Im zweiten Schritt wurde der Einfluss von mehreren aufeinander folgenden Verstreckungsstufen auf die mechanischen Eigenschaften untersucht.
Die hohe chemische Stabilität von PP verhindert eine gute Adhäsion zu Beton. Folglich wurde die natürliche Adhäsion von verschiedenen Polymeren zu Beton untersucht, um mögliche andere Polymere als Additive zur Adhäsionsverbesserung zu identifizieren. Der Unterschied in der Polarität zwischen Beton und PP ist sehr hoch, weshalb der Einfluss einer Hydrophilierung von PP auf die Adhäsion zu Beton durch Van der Waals Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen analysiert wurde. Dies berücksichtigend konnte ein Reaktivextrusionsprozess mit einem Vinylsilan entwickelt werden, der eine kovalente Bindung von PP zu Beton ermöglicht.
Um eine optimierte PP-Faser zur Bewährung von Beton zu erhalten, mussten die zuvor erlangten Erkenntnisse hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften und der Adhäsion zu Beton in einer Faser vereint werden. Diesbezüglich wurde einerseits die Reaktivextrusion mit Füllstoffen und einem angepassten Verstreckungsprozess optimiert. Andererseits wurden verschiedene Materialien in einem Co-Extrusionsprozess kombiniert. ,Eine wichtige Erkenntnis besteht darin, dass eine Faser mit einer Verbundaußenschicht aus silanisiertem PP und Holzfasern in Kombination mit einem optimierten Verstreckungsprozess, eine signifikante Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Adhäsion zu Beton erzielt.
Zur differenzierten Beurteilung der Ergebnisse wurde ein spezieller Testaufbau basierend auf einem Einzelfaserauszugstest entwickelt, der die verschiedenen Adhäsionsmechanismen einer modifizierten PP-Faser zu Beton unterscheiden kann und dadurch wiederum eine Modifizierung der Faser speziell auf einzelne Adhäsionsmechanismen ermöglicht.
Zusammenfassend konnten mit dieser Arbeit mehrere Lösungsansätze aufgezeigt werden, wie eine alternative Bewehrungsfaser für Beton aus Polypropylen hergestellt werden kann.
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.
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.
Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Bauakustik erfolgt bislang schwerpunktmäßig durch aufwändige messtechnische Parameterstudien. Eine wesentliche Reduzierung dieses Aufwands kann dadurch erreicht werden, dass die Bauteil-Parameterstudien nicht mehr ausschließlich durch Messungen erfolgen, sondern auch anhand von geeigneten Berechnungsmodellen durchgeführt werden. Dazu wurde ein umfassendes Berechnungsmodell erarbeitet und anhand von Messergebnissen validiert. Wesentliche Grundlage für die volumenorientierte akustische Simulation ist dabei die p-Version der Methode der Finiten Elemente. Auf Basis der numerischen Berechnungen wurden die Wechselwirkungen der Deckenkomponenten untersucht und optimierte Konstruktionen erarbeitet. Nach deren messtechnischen Überprüfung konnten die Ergebnisse in Form von Konstruktionshilfen für optimierte Aufbauten zusammengestellt werden.
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.