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A parallel design concept of Delta-Sigma modulators that optimizes the resolution and the bandwidth for a highly dynamic position control in industrial applications. The idea is realized on a printed circuit board and tested by using a comprehensive measurement setup. The effective number of bits is increased by 2.5 bits at a fixed frequency. For a constant resolution, the design approach allows smaller filter lengths and a decrease of the delay by 25%.
A Novel Approach to Identify Wood Species Optically using Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy
(2021)
This contribution presents the results obtained with fluorescence lifetime imaging microscopy (FLIM)within the optical identification and differentiation of the four wood species walnut, beech, spruce, and maple. The experimental setup as well as the evaluation algorithm, with which the experiments were carried out, is explained briefly.
Leichtbau, ressourcenschonende Herstellungstechnologien und die Verwendung nachwachsender Rohstoffe sind zentrale Themen des 21. Jahrhunderts. Thermoplastische Hybridverbunde mit Naturfaserverstärkung sind seit langem Stand der Technik und werden vor allem in der Automobilindustrie verwendet. Holzfasern sind in diesem Bereich jedoch noch nicht umfassend untersucht.
Der Vortrag befasst sich mit dem Potenzial von Holzfasern (Fichte) für thermoplastische Hybridverbunde im Vergleich zu Naturfasern (Kenaf, Hanf). Dabei werden mechanische Untersuchungen (Kopf-Zug-Versuch und instrumentierter Durchstoßversuch) von zwei hybriden Bauteilen gezeigt. Die Verbundhaftung wird bei unterschiedlichen Schädigungsmechanismen in Abhängigkeit ausgewählter Parameter dargestellt. Die relevanten Effekte werden ergänzend durch Mikroskopie und Computertomographie beschrieben.
Es zeigt sich, dass thermoplastische Hybridverbunde mit Holzfasern mit dem Benchmark aus Naturfasern mechanisch konkurrieren können. Zudem zeigen Holzfasern andere Vorteile wie geringe Rohstoffrisiken.
Ergänzend zum bisherigen Stand der Wissenschaft und Technik wurden in dieser Veröffentlichung Fichtefasern aus einem thermo-mechanischen Aufschlussprozess über einen Spritzgusscompounder mit Polypropylen und Haftvermittler direkt compoundiert. Bei der direkten einstufigen Verarbeitung wurde ein steigender Holzfaseranteil bis 30 Gew.-% untersucht. Die Charakterisierung der Materialkombinationen erfolgte durch Zugversuche, Melt-Flow-Rate Messungen, Dichtebestimmung, Mikroskopie und Kerbschlagbiegeversuche. Bei steigendem Holzfaseranteil wird eine Steigerung der Zugeigenschaften, der Viskosität und der Dichte festgestellt. Die Kerbschlagzähigkeit bleibt bei steigendem Holzfaseranteil im Rahmen der Standardabweichung konstant, ist jedoch im Vergleich zum unveränderten Grundpolymer geringer.
Ausgehend von der herkömmlichen Pin-on-Disc-Prüfmethodik wurde ein Tribologieprüfstand hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erläutert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Prüfungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich während der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Prüfmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Flächenlast durch Änderung der Auflagefläche der Faser während der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden können. Die Abhängigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberflächenrauheit der Gegenkörper und Schmiermittelraten wird dargestellt.
Ausgehend von der herkömmlichen Pin-on-Disc-Prüfmethodik wurde ein Tribologieprüfstand hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit zur Fasercharakterisierung optimiert und angepasst. Die Methodik wird erläutert und erste Anwendungen im Bereich der tribologischen Charakterisierung von Einzelfasern werden vorgestellt. Der Prüfungsablauf zur Untersuchung der Polymerfasern, deren Durchmesser nur einige 100 µm betragen, ist so generiert, dass eine Erfassung der Daten als Funktion der Zeit im Bereich von einigen 10 µm bis zu einigen 100 µm Faserverschleiß kontinuierlich während der Messung bereits in den ersten Minuten erfolgen kann. Der Prüfmodus startet hierbei mit Linienlast und entwickelt sich dynamisch zur Flächenlast durch Änderung der Auflagefläche der Faser während der Messung. Es wird gezeigt, dass Einzelfasern hinsichtlich ihrer Reibungs- und Verschleißeigenschaften in unterschiedlichen tribologischen Systemen charakterisiert werden können. Die Abhängigkeit der Verschleißraten von Fasermaterial, Oberflächenrauheit der Gegenkörper und Schmiermittelraten wird dargestellt.
In this research we present a short distance capacitively coupled wireless power transfer (WPT) system with a self-oscillating half-bridge converter, which uses a positive feedback signal from the WPT system. By this novel implementation we find additional features of the system compared to linear amplifier based systems. With the DC bias voltage supplying the power converter, we achieve a controllable output power, tunable self-oscillation frequency and extension of the self-oscillation range. We present the analytical expressions for the converter waveforms. The theoretical analysis is confirmed by circuit simulation results and measurements on a prototype featuring a half-bridge converter with Gallium-Nitide (GaN) HEMTs. We achieve a system efficiency of 93% at a load power of 83W and 150kHz switching frequency.
We present the design of a half-bridge converter
for a capacitively coupled wireless power transfer
system. The load signal acts as a positive feedback
signal for a self-oscillation circuit which generates the
driving gate signals for the converter. Our research
reveals a robust wireless operation for a large range
of load resistors and coupling capacitors. Based on an
electric network analysis we obtain design criteria for
self-oscillation and for the power transfer. The theoretical
predictions are confirmed by circuit simulation
and measurement results on a converter prototype with
GaN-HEMTs. We report on a transfer efficiency of 92%
for a power greater than 50W at a switching frequency
of 300kHz and 200V DC link voltage.
A crucial problem in concrete engineering is the corrosion of steel reinforcements. Polymer fibers as alternative reinforcement material can prevent corrosion; however, high adhesion to concrete and good fiber mechanics are necessary for polymers to be considered as an alternative reinforcement. This study tested different thermoplastic polymer materials to evaluate their level of adhesion to concrete. The adhesion properties of different self‐drawn polymer fibers were analyzed by extracting the fibers from concrete using single fiber pull‐out test (SFPT). To determine the adhesion mechanism, different polymer properties were analyzed and correlated to SFPT. Strong evidence was found that the fibers mechanical properties correlate with SFPT. Roughening the fiber surface increases the SFPT results significantly. While highly polar materials can support the adhesion process, a clear correlation could not be found. This study identifies high stiffness and roughness as the crucial properties of polymer fibers used in concrete engineering. If these factors can be engineered into the fiber, polymer fibers can present an alternative to steel in concrete reinforcement.
Leichtbau und ressourcenschonende Herstellungstechnologien sind zentrale Themen des 21. Jahrhunderts. Im Zuge dessen werden vermehrt Naturprodukte in der Kunststoffverarbeitung eingesetzt. Eine Sparte dabei bilden Holz-Polymer Werkstoffe (WPC), welche seit 2014 eine Verdoppelung in der Produktionsmenge erfahren haben. Dabei werden meist Holzpartikel statt Fasern als Füll- und Verstärkungsstoff eingesetzt.
Der Vortrag befasst sich mit dem Vergleich von verschiedenen Aufbereitungsmöglichkeiten von WPCs mit Holzfaserverstärkung hinsichtlich Mechanik und thermischer Schädigung des temperaturempfindlichen Holzes. Teil der Untersuchung ist die einstufige Verarbeitung mittels eines Injection-Moulding-Compounders sowie die zweistufige Verarbeitung mittels Compounder und Heiz-Kühl-Mischer mit anschließendem Urformen an der Spritzgussmaschine.
The fluorescence decay time allows to identify and distinguish polymers from each other. Three differently treated biaxially-oriented polyethylene terephthalate films are examined with two excitation wavelengths of 445 and 488nm. The fluorescence decay time is dependent of the treatment method of the films and is a means for identification.