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Aktuelle Problemstellungen zur Dynamik von Laborzentrifugen

(НТУУ "КПІ", 2011) Strackeljan, J.; Fischer, J.

Moderne Laborzentrifugen sind Universalmaschinen, weil sie mit einer Vielzahl unterschiedlicher Rotoren lauffähig sein müssen. Aus Sicht der Dynamik ist dies eine Problem, weil Lagerung, Antrieb und die Verbindung zwischen Motor und Rotor für alle Rotore unverändert bleiben, obwohl die Rotore sich bezüglich Masse und Trägheitsmoment erheblich unterscheiden. Neben klassischen Problemen der Resonanz ergeben sich bei schnell drehenden Rotorsystemen häufig Fragestellungen durch innere Reibung. Der Beitrag behandelt Ergebnisse Untersuchungsergebnisse einer speziellen werkzeugfreien Rotor-Welle-Verbindung. Diese erlaubt zwar einen einfachen Wechsel von Rotoren, bietet aber auch eine Vielzahl von Entstehungsmöglichkeiten für interne Dämpfung vor allem auch im Zusammenhang mit Nichtlinearitäten. Es werden aktuellen Entwicklungen und Anforderungen an moderne Laborzentrifugen und deren Auswirkungen auf die Rotordynamik präsentiert.

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Alternative Strategien in der Fertigung von Zylinderlaufflächen

(НТУУ "КПІ", 2011) Karpuschewski, B.; Pieper, H.-J.; Welzel, F.

Im Zuge des steigenden Kostendrucks in der Fertigung und unter Beachtung der streng reglementierten Schadstoff-Emissionsgrenzen von Verbrennungsmotoren werden vom IFQ alternative Technologien zur effizienten Herstellung leistungsoptimierter Zylinderlaufflächen untersucht. Hierbei stehen die Mikrostruktur der Oberfläche und die daran anschließende Werkstückrandzone im Fokus der Betrachtungen. Die Ziele bestehen zum einen in der Erforschung und Etablierung robuster und kostengünstiger Alternativen zum Laserstrukturieren, dem sogenannten Laserhonen, und weiterhin in der Analyse und Optimierung von Serienhonverfahren in Bezug auf die Reduzierung von Reibung und Verschleiß im Motorbetrieb. Diesbezüglich werden unterschiedliche Honstrukturen von Grauguss-Laufflächen auf ihre Eigenschaften während des Motorbetriebs untersucht und Empfehlungen zur Konditionierung von Laufflächen durch geeignete finale Fertigungsverfahren beschrieben. Aktuellen Studien zu Folge wird sich der Automobilabsatz in den nächsten Jahren deutlich in die Schwellenländer und Südostasien verlagern. Bereits heute finden 66 % aller Neuinvestitionen in Motorenwerke in Asien statt [1]. Auch die aufkommende Konkurrenz durch den Elektroantrieb übt einen hohen Kostendruck auf die Motorenfertigung aus. Speziell auf dem Gebiet der Fertigung von Zylinderlaufflächen müssen daher Potentiale in der Leistungssteigerung durch die Reduktion von Reibung und Verschleiß sowie in wirtschaftlichen und qualitätssteigernden Fertigungsprozessen geschöpft werden. In diesem Zusammenhang wurden im Rahmen des Forschungsschwerpunktes Automotive an der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg Untersuchungen zu Finishverfahren, wie beispielsweise Honen, von Zylinderlaufflächen von Verbrennungsmotoren durchgeführt. Der nachfolgende Beitrag zeigt alternative Mikrostrukturierungstechniken auf und beschreibt Modellversuche zur Validierung von Mikrostrukturen im Tribosystem Kolbenring/ Zylinderlauffläche.

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Dreidimensionales dynamisches Wälzlagermodell für Schadenssimulation unter Variation von Kontaktbedingungen

(НТУУ "КПІ", 2011) Tkachuk, P. A.; Strackeljan, J.

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Hochauflösende verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung

(НТУУ "КПІ", 2011) Mook, G.; Pohl, J.; Michel, F.; Simonin, J.

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Laserpunktschweissen von Kupferlegierungen

(НТУУ "КПІ", 2011) Hübner, A.; Leis, S.; Kovalska, O. L.

An einer Vielzahl von Komponenten der Elektronikindustrie sind Verbindungen mit elektrischen und wärmeleitfähigen Eigenschaften herzustellen. Für diese Anwendungen gelangen u. a. Kupferwerkstoffe zum Einsatz. Die Forderung, diese Verbindungen in sehr kleinen Dimensionen bei gleichzeitig kurzer und lokal begrenzter Wärmeeinbringung zu erzeugen, erfordert den Einsatz von Schmelzschweißverfahren hoher Energiedichte, wie z. B. dem Laserstrahlschweißen. Kupfer weist jedoch ein inhomogenes sowie stark temperaturabhängiges Absorptionsvermögen für die Laserstrahlung auf. Dies hat zur Folge, dass die Qualität von Laserstrahlschweißungen an diesem Material starken Schwankungen unterliegt und die Prozessstabilität sehr gering ist. Im Rahmen einer Forschungsarbeit wurde versucht eine Strategie für die Erhöhung der Prozessstabilität beim Schweißen von Kupfer mit gepulsten Lasern durch die Verwendung einer Regelung zur dynamischen Modulation des Laserpulses zu erarbeiten. Die Beurteilung der laserpunktgeschweißten Proben erfolgte im Hinblick auf innere und äußere Schweißnahtimperfektionen durch Sichtprüfung, metallographische Auswertung sowie Festigkeitsuntersuchungen. Vorgestellt werden ausgewählte Untersuchungsergebnisse zum Zusammenhang zwischen wesentlichen Einflussgrößen der Prozessstabilität und der erreichbaren Verbindungsqualität.

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Modelling of the forging process of a conical toothed wheel on a crank press

(НТУУ «КПІ», 2011) Łukasik, Krzysztof; Tomczak, Janusz

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Polymerabgeleitete Kompositkeramiken im System Si-O-C-Ta

(НТУУ "КПІ", 2011) Mikhalskiy, A. S.; Scheffler, M.

Tantalkarbid zeichnet sich durch große Härte und einen hohen Schmelzpunkt aus. Diese Eigenschaften machen es als Bestandteil von Kompositkeramiken interessant für Hochtemperatur- und Werkzeuganwendungen. Die Herstellung kompakter Formkörper aus den Elementen ist jedoch mit großem Energieeinsatz verbunden. Als Alternative bietet sich hierfür die Verwendung sogenannter präkeramischer Polymere an. Um das Potential dieser Methode zu untersuchen, wurden zwei Silikone mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt mit Tantal- oder Tantalkarbid-Pulvern gemischt und im Temperaturbereich zwischen 1000 °C und 1600 °C in Argon oder in Stickstoff pyrolysiert. Die Temperaturbereiche der bei der Werkstoffbildung ablaufenden Festkörperreaktionen wurden mittels Thermoanalyse untersucht. Mikrostruktur- und Phasenanalysen der neuartigen Komposite erfolgten mittels Röntgendiffraktometrie und mittels Rasterelektronenmikroskopie. Werkstoffeigenschaften wie Härte und Elastizitätsmodul wurden bestimmt und die unterschiedlichen Probenserien miteinander verglichen.

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Polymerabgleitende Keramiken: vielseitige Werkstoffe für Beschichtungen

(НТУУ "КПІ", 2011) Redziuk, A.; Laskowsky, A.; Scheffler, M.

Die Verwendung von präkeramischen Polymeren für die Herstellung von keramischen Komponenten und Bauteilen ist seit mehr als 20 Jahren Gegenstand intensiver Forschung. Vorteile der Verwendung dieser polymeren Vorstufen sind u. a. die Anwendung von Formgebungsverfahren der Kunststoffindustrie, die vergleichsweise niedrigen Prozesstemperaturen sowie die Einstellung gewünschter Eigenschaften über die Ausgangszusammensetzung und Prozessparameter der thermischen Umwandlung. Ein besonders großes Potential besitzen präkeramische Polymereals Ausgangsstoffe für die Herstellung von Funktionsschichten auf Metallen und Keramiken. Am Lehrstuhl für Werkstofftechnik werden solche Schichten mit dem Ziel hergestellt, die Oberfläche von planaren Substraten zu erhöhen, mikro- und nanostrukturierte Oberflächen zu generieren oder die Oberfläche von polymerabgeleiteten Keramiken mit Sorbentien oder Katalysatoren zu modifizieren. In dieser Arbeit werden die Grundlagen der Herstellung von polymerabgeleiteten Keramiken vorgestellt und die Verfahrensgruppe der Schichtherstellung dabei besonders beleuchtet. Es werden aktuelle Ergebnisse der Herstellung von Schichten präsentiert und dabei die Zusammenhänge zwischen Viskosität des Beschichtungsschlickers, der Schichtdicke und des thermischen Umwandlungsverhaltens präsentiert.

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Simulation of grinding process of 3-D surface artificial knee-joint

(НТУУ "КПІ", 2011) Петраков, Ю. В.; Писаренко, В. В.

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Simulation und Bewertung des dynamischen Verhaltens eines piezoelektrischen Ultraschallwandlers

(НТУУ "КПІ", 2011) Engelke, D.; Strackeljan, J.; Oehme, B.

This paper concentrates on the dynamic behavior of a piezoelectric driven ultrasonic transducer. The studies focus specifically on the Langevin-type transducer that is known to oscillate in one vibration direction. The typical geometry is manipulated mechanically and the vibrations of the system are simulated by means of a 3D-FEM analysis. The results are evaluated with regard to a subsequent optimization. The aim is to work out an optimal system configuration, where the application tip oscillates in multiple spatial directions.

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Simulation von schwimmbuchsenlagerungen in Abgasturboladern

(НТУУ "КПІ", 2011) Nitzschke, S.; Woschke, E.; Daniel, C.; Strackeljan, J.

Der Beitrag behandelt die Berechnung eines vollständigen Hochlaufs der Turboladerwelle auf Betriebsdrehzahl zur Untersuchung der Stabilität der Lagerung. Aus der Schwimmbuchsenlagerung resultieren zum einen spezielle Randbedingungen, die zur Kopplung von innerem und äußerem Schmierfilm führen. Zum anderen ist dadurch der Rotor in der Lage sich derart schiefzustellen, dass die Berechnung der hydrodynamischen Schmierfilmdrücke unter Annahme eines Parallelspalts nicht mehr gerechtfertigt ist. Die Modellierung erfolgt daher innerhalb eines Mehrkörpersystems (MKS), wobei die Reynolds Differentialgleichung in jedem Zeitschritt unter Verwendung der Finiten-Elemente-Methode gelöst wird. Abschließend erfolgt ein Vergleich zwischen gemessenen Daten und numerischer Simulation. Dabei wird der Einfluss der Berücksichtigung der Wellenschiefstellung sowie der Kommunikationsbohrungen bei der Lösung der Reynolds DGL auf die Ausbildung des instabilen Bereichs diskutiert.

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Untersuchung an Rapid-Prototyping-Modellen zur Anwendung für Kleinserien im Explosionsschutz

(НТУУ "КПІ", 2011) Träger, R.; Klink, F.; Grote, K.-H.

In diesem Beitrag sollen die Ergebnisse aus den Gehäuse-Untersuchungen aus dem DFG-geförderten Projekt „Untersuchung zur Verwendung der Rapid-Prototyping-Technologie für Kleinserien im Explosionsschutz“ (Projektlaufzeit: 01.01.2009 - 31.12.2010)in Kooperation von der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Physikalisch-technischen Bundesanstalt Braunschweig vorgestellt werden. Ziel dieses Projektes war die grundlegende Untersuchung des Verhaltens druckfest gekapselter Kunststoffgehäuse, die durch generative Fertigungsverfahren (Rapid-Prototyping) hergestellt wurden. In diesem Rahmen sollten einerseits die Anwendbarkeit dieser Fertigungsverfahren im Explosionsschutz analysiert und bewertet werden, andererseits sollten Gestaltungsrichtlinien für die Konstruktion derartiger Gehäuse erarbeitet werden.

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Untersuchungen zum Elektronenstrahlschweißen mit kombinierter Mehrprozesstechnik von Duplex-stahl 1.4462

(НТУУ "КПІ", 2011) Krasnorutskyi, S. Y.; Zinke, M.; Keil, D.; Pries, H.

Dickwandige Bauteile aus Duplexstählen werden bei der Halbzeugherstellung sowie im Maschinen-, Apparate- und Anlagenbau eingesetzt. Zum Schweißen dieser Bauteile kann aus wirtschaftlichen und qualitativen Gründen das Elektronenstrahlschweißen verwendet werden. Um die geforderten Austenit-Ferritverhältnisse und die daraus resultierenden mechanisch-technologischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten, müssen die Duplexstähle mit Zusatzwerkstoff und/oder aufwendiger anschließender Wärmenachbehandlung geschweißtwerden. Die vorliegende Arbeit stellt Zwischenergebnisse zur Entwicklung einer EB-Mehrprozesstechnologie zum qualitativen Schweißen dieser Stähle ohne Schweißzusatz und Wärmenachbehandlung dar. Da beim Schweißen der Duplex-stähle neben der chemischen Zusammensetzung die Abkühlzeiten einen maßgebenden Einfluss auf das Austenit-Ferrit-Verhältnis haben, wird über die experimentellen Untersuchungen hinausgehend auch eine FEM-Simulation der Temperaturfelder zur zukünftigen Entwicklung von EB-Mehrprozesstechniken für weitere Duplexwerkstoffe durchgeführt und im Beitrag vorgestellt.