Rezensionen

Michael Mavany

Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen mit kleinen Streckenenergien für Dünnblechanwendungen

Die immer knapper werdenden Ressourcen und weiter steigenden Energiekosten erfordern neue Konzepte zum Leichtbau von Fahrzeugen. Hierzu zählt das Verbauen von dünneren, festeren Blechen. Eine Fügetechnik, die Einzug in den Fahrzeugbau gefunden hat, ist das Laserstrahlschweißen. Durch das Erstellen von Liniennähten anstelle der konventionellen Punktschweißungen kann die Stabilität der Verbindung deutlich erhöht werden. Jedoch ist aufgrund der geringen Spaltüberbrückbarkeit beim Laserstrahlschweißen oft eine aufwändige und kostenintensive Spanntechnik erforderlich. Eine wirtschaftliche Möglichkeit, Spalte zu überbrücken und einen Einfluss auf die Metallurgie zu nehmen, ist das Laser-MSG-Hybridschweißen. Aus der Industrie kam der Wunsch, die Energieeinbringung beim Laser- MSG-Hybridschweißen zu reduzieren, wodurch der Verzug minimiert werden und eine geringere thermische Schädigung von Beschichtungen erfolgen soll.
Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Streckenenergie und damit die Wärme- Spaltüberbrückbarkeit beim Laserstrahlschweißen oft eine aufwändige und kostenintensive Spanntechnik erforderlich. Eine wirtschaftliche Möglichkeit, Spalte zu überbrücken und einen Einfluss auf die Metallurgie zu nehmen, ist das Laser-MSG-Hybridschweißen.
Aus der Industrie kam der Wunsch, die Energieeinbringung beim Laser- MSG-Hybridschweißen zu reduzieren, wodurch der Verzug minimiert werden und eine geringere thermische Schädigung von Beschichtungen erfolgen soll. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Streckenenergie und damit die Wärme- Einbringung beim Laser-MSG-Hybridschweißen gesenkt. Hierzu wurden zwei unterschiedliche Strategien in der verwendeten Lichtbogentechnik verfolgt. Zum ersten wurde, der Laserstrahl mit einem niederenergetischen geregelten Kurzlichtbogen gekoppelt.
Von Seiten der Schweißstromquellenhersteller wurden in der jüngsten Vergangenheit verschiedene Regelungen entwickelt um die Energieeinbringung beim Schweißen mit einem Kurzlichtbogen zu senken. Diese unterschiedlichen Regelstrategien wurden hinsichtlich ihrer Eignung zum Laserstrahl-MSG-Hybridschweißen untersucht. Die zweite Strategie bestand in der Reduzierung des Drahtdurchmessers der Schutzgaselektrode. Hierdurch konnte die benötigte Stromstärke reduziert werden, um den Draht aufzuschmelzen, was erneut die Streckenenergie senkte. Daher wurde ein Laser-MSG-Hybrid-Schweißprozess mit dünnsten Drahtelektroden generiert.

Quelle: Schweissen und Schneiden - 12/2013 - S. 906

Michael Zirbel

Auf der Suche nach dem Leitbild

Das situative Prinzip und die städtebauliche Entwicklung der Mittelstadt Gütersloh 1945-1969

Die Arbeit geht der Frage nach, ob die Mittelstadt Gütersloh im Rahmen ihrer städtebaulichen Entwicklung einem Leitbild folgte. Da ein Leitbild nicht zu erkennen ist, wird die Frage erweitert um die Suche nach anderen Prinzipien, die der Stadtentwicklung von Gütersloh zugrunde lagen. Untersucht werden die beiden für die Entwicklung von Gütersloh bedeutenden zweieinhalb Jahrzehnte 1945 - 1969. Trotz des breiten Ansatzes wird die fachlich-planerische Ausrichtung dieser Arbeit nicht verlassen. Sie wird ergänzt um die gesellschaftspolitischen Hintergründe und Perspektiven, vor denen die städtebauliche Entwicklung stattfand.

Quelle: Fraunhofer IRB 2013-1345

Frank Gerrit Poggenpohl

Die quantitative Risikoanalyse als Mittel zur Optimierung industrieller Brandschutzkonzepte

Die Reduktion von Brandrisiken stellt eine der wesentlichen Aufgaben von Werkfeuerwehren dar. Hierbei finden Brandschutzkonzepte Anwendung, die sowohl auf baulichen, anlagentechnischen als auch abwehrenden Brandschutzmaßnahmen basieren. Das zentrale Bestreben ist, ein maximales Sicherheitsniveau zu bieten und zeitgleich der wirtschaftlichen Verantwortung gerecht zu werden. Dieses Spannungsverhältnis stellt die entscheidende Triebkraft für die Mitarbeiter der Werkfeuerwehren dar und führt dazu, ständig über Effizienzsteigerung und Optimierung nachzudenken. ln diesem Kontext ist auch die Zielstellung dieser Arbeit verankert. Hier wird ein Modellierungsansatz formuliert, der die Auswirkungen unterschiedlicher Konfigurationen von Brandschutzmaßnahmen darstellt. Dies gelingt anhand der Berechnung von Risikomaßen, die zusammengefasst in Risikoprofilen anhand der Interessenten der Gebäudenutzer, der Produktionsanlagen und den Kräften des abwehrenden Brandschutzes generiert werden. Ausgehend von einem Referenzszenario, das den Randbedingungen der Merck KGaA am Standort Darmstadt entspricht, wird ein dynamisches Modell entwickelt. Dieses dynamische Modell bildet den Einsatzverlauf ab, beginnend von der Alarmierung über die Entwicklungszeit der Einsatzkräfte bis hin zum Wirksamwerden des eingebrachten Löschmittels. Als Grundlage dienen die resultierenden Brandverläufe zweier Brandlasten, welche für die chemische Industrie typisch sind. Zu erwartende Modellierungsunsicherheiten werden mittels der Anwendung der Monte-Cario-Methode während der gesamten Rechnung berücksichtigt.

Quelle: Fraunhofer IRB 2013-1398

Ulrike Hecht

Gerichtete Erstarrung polykristalliner Al-Al2Cu Eutektika in ternären Al-Cu-Ag Legierungen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem gekoppelten eutektischen Wachstum der zwei festen Phasen AI und AI₂Cu in monovariant erstarrenden AI-Cu-Ag-Legierungen. Im Bridgman-Stockbarger Verfahren wurden daraus polykristalline Proben hergestellt, um die Kristallorientierung der Phasen sowie erstarrungsmorphologische Merkmale der gerichtet erstarrten AI-Al₂Cu- Eutektika zu analysieren und sie mit Erstarrungsmodellen zu vergleichen. Untersucht wurden die Selektion dynamisch stabiler Lamellenabstande, die morphologische Stabilitätsgrenze des planaren Wachstums sowie die Entwicklung und Struktur der eutektischen Zellen.
Die experimentellen Untersuchungen wurden mithilfe rasterelektronenmikroskopischer Verfahren der energiedispersiven Röntgenanalyse (EDX) und Rückstreuelektronenbeugung (EBSD) durchgeführt und stützten sich ergänzend dazu auf bildanalytische Methoden. Monovariant erstarrende Al-Al₂Cu-Eutektika stellen sich danach als ideale Modellsysteme für zukünftige Forschungsarbeiten dar, mit dem Ziel, die Rolle der Anisotropie bei der Erstarrung und während isothermer Reifungsprozesse grundlegend zu verstehen. Es gilt, die anisotropen Grenzflächeneigenschaften zwischen AI und Al₂Cu quantitativ und für unterschiedliche Orientierungsbeziehungen zu bestimmen und Mikrostrukturmodelle zu entwickeln, die allen anisotropen Eigenschaften mehrphasiger Systeme Rechnung tragen.

Quelle: Giesserei 100 - 8/2013 - S. 127

Marc Braunhardt

Untersuchungen zum Schwerkraftkokillengießen von Aluminium-Zylinderkurbelgehäusen

Die Arbeit beschreibt - vor dem Hintergrund einer gewichtsoptimierten, aber dennoch kostengünstigen Fertigung - die Entstehung eines neu entwickelten, hoch belasteten Leichtbau-Zylinderkurbelgehäuses von der konstruktiven Gestaltung über die Simulation, die Werkzeugauslegung, den Gießprozess bis hin zur Bauteilprüfung und zu den gestellten Anforderungen seitens der Bauteilentwicklung. Nach Aufnahme des aktuellen Technikstandes wird ein Überblick über die aktuellen Gießverfahren mit den jeweiligen Stärken und Schwächen erstellt. Ferner werden die Grenzen der eingesetzten Werkstoffe und Gießverfahren anhand statischer Belastungsversuche und metallographischer Untersuchungen veranschaulicht.
Anschließend wird die Entwicklung des Schwerkraftkokillengießverfahrens für Zylinderkurbelgehäuse vorgestellt. Mithilfe der gießtechnischen Simulation und einer Vielzahl von metallurgischen Untersuchungen kann eine Adaption des Schwerkraftkokillengießverfahrens auf die Serienfertigung hoch belastbarer Zylinderkurbelgehäuse erreicht werden. Da neben gießtechnischen und bauteilspezifischen Anforderungen auch die Werkzeuganforderungen zu berücksichtigen sind, liegt ein besonderes Augenmerk auf der Werkzeugauslegung. Diese, wie auch die Bauteillage, definieren bereits vor der Erstellung des ersten Prototypen die Grenze der erreichbaren Qualität, der Prozesssicherheit und der mechanischen Eigenschaften.
Diese Arbeit kann als Leitfaden für die Prozess-und Produktentwicklung neuer Zylinderkurbelgehäuse im Schwerkraftgießen dienen und die darin gewonnenen Erkenntnisse für die wirtschaftliche Fertigung hoch belastbarer Bauteile genutzt werden.

Quelle: Giesserei 100 - 8/2013 - S. 127

Marcel Philipp Mayer

Entwicklung eines kognitionsergonomischen Konzeptes und eines Simulationssystems für die robotergestützte Montage

Wir gratulieren unserem Autor Herrn Marcel Ph. Mayer zum Erhalt des Walter-Rohmert-Preises 2013. Für seine Dissertation "Entwicklung eines kognitionsergonomischen Konzeptes und eines Simulationssystems für die robotergestützte Montage" wurde ihm am 28. Februar 2013 den Walter-Rohmert-Forschungspreis verliehen.

Quelle: https://de-de.facebook.com/IntegrativeProductionTechnology

Klaus Röbenack

Radiobasteln mit Elektronenröhren

Detektorempfänger und Audionschaltungen

Elektronenröhren üben bis zum heutigen Tag eine gewisse Faszination auf Technikinteressierte aus. Das liegt bestimmt nicht nur daran, dass Röhrenschaltungen oft übersichtlicher und leichter verständlich sind als moderne Halbleiterapplikationen. Bastler der etwas älteren Generation erinnern sich gern an ihr erstes Röhren-Audion, das für sie nicht selten der Einstieg in das Funkhobby war. Klaus Röbenack stellt eine ganze Reihe von Empfängerschaltungen vor, die allesamt für den Nachbau geeignet sind und aufgrund Ihrer Einfachheit das Verständnis der Lösung schaltungstechnischer Problemstellungen fördern.
Das inhaltliche Spektrum reicht vom simplen Detektorempfänger bis zur Audionschaltung mit Verbundröhren. Die Basteiprojekte kommen mit relativ ungefährlichen Spannungen bis 30 V aus. Tipps zum Aufbau und Dimensionierungshinweise ermöglichen es dem Nachbauer, die Schaltungen an die eigene Materialsituation anzupassen und auch die eine oder andere Modifikation auszuprobieren. Das Buch wendet sich an Leser, die bereits über Grundkenntnisse der Elektrotechnik verfügen und gern mit Röhrenschaltungen experimentieren möchten.

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Quelle: Funk Amateur - Magazin für Amateurfunk Elektronik / Funktechnik. 62. Jahrgang. S. 708

Robert Jüpner, Uwe Müller (Hrsg.)

Tagungsband zur 4. Veranstaltung des Forums der EG-HWRM-RL am 14. Juni 2012 in Leipzig

Mitte Juni fand in Leipzig das "4. Forum zur Europäischen Hochwasserrisikomanagement- Richtlinie" statt. Die Experten der verschiedensten Fachrichtungen diskutierten die Umsetzung der Hochwasserrisikomanagement- Richtlinie in den Flussgebieten Elbe und Rhein, analysierten die Aufgaben der verschiedenen Akteure und gingen auf die Themen Bachwasserpartnerschaft und Hochwasserbewusstsein ein. Auch die Auswahl möglicher Schutzziele in den Kommunen sowie der Beitrag der wissenschaftlichtechnischen Verbände standen auf der Agenda. Die Vorträge der Veranstaltung sind nun als Tagungsband erschienen.

Quelle: KA - Korrespondenz Abwasser / Abfall 60. Jahrgang. S. 624

Tim Welskopf

Untersuchungen zum Tragverhalten von Pfählen unter aktiver Horizontalbelastung

Vertikale Pfähle tragen horizontale Belastungen am Pfahlkopf im umgebenden Boden durch horizontale Bettungsspannungen ab. ln diesem Prozess wird der mobilisierbare Pfahlwiderstand durch die Pfahl-Boden-Interaktion bestimmt. Trotz zahlreicher Untersuchungen in den vergangenen Jahren ist der aktuelle Wissensstand bezüglich der horizontalen Pfahl-Boden-Interaktion noch immer unzureichend. ln der Praxis wird sie häufig vernachlässigt oder in stark vereinfachter Form, wie im sogenannten Bettungsmodulverfahren, berücksichtigt, was zu unwirtschaftlichen oder sogar fehlerhaften Entwürfen führen kann. Die schon bei statischer Belastung zu beobachtende Komplexität der Pfahl-Boden-Interaktion ist auf das nichtlineare Tragverhalten des Bodens, die Phänomene in der Kraftübertragung zwischen Pfahl und Boden sowie die räumliche Komponente des Problems zurückzuführen. Im Falle einer zyklischen oder dynamischen Belastung des Pfahles wird der Schwierigkeitsgrad zusätzlich durch die unterschiedliche Steifigkeit des Bodens bei einem Richtungswechsel der Beanspruchung sowie die belastungsinduzierte Veränderung der Lagerungsdichte erhöht. Deshalb sind nur solche Methoden zur Untersuchung der Pfahl-Boden-Interaktion geeignet, die der Komplexität des Problems gerecht werden. Dementsprechend wurden in dieser Arbeit kleinmaßstäbliche Modellversuche sowie numerische Untersuchungen mit Hilfe dreidimensionaler Finite-Elemente-Modelle durchgeführt.

Quelle: Fraunhofer / IRB – IRB 2013-628, 2013(03):9002242

Jochen Vennekötter

Separationsfreier Mikrotunnelbau durch Pumpförderung schaumkonditionierter Böden

lnfolge einer zunehmenden Urbanisierung werden unterirdische Infrastrukturnetze in dicht besiedelten Gebieten weiter ausgebaut und erneuert. Dies führt zu einer steigenden Nachfrage nach Verfahrenstechniken des grabenlosen Leitungsbaus. Als Alternative zur offenen Bauweise bietet unter anderem die Verfahrenstechnik des Mikrotunnelbaus zahlreiche technische und wirtschaftliche Vorteile. Zur Abraumförderung des Bohrguts wird dabei im Mikrotunnelbau ab einem Rohrdurchmesser von ca. 1 m vorzugsweise ein hydraulischer Förderkreislauf eingesetzt. Die Separation von Bohrgut und Förderflüssigkeit ist allerdings kosten-, energie- und zeitintensiv. Außerdem wirken sich der große Platzbedarf einer Separationsanlage sowie die hohen Lärm- und Schmutzemissionen negativ aus. An diesem Problempunkt setzt die Arbeit an, mit dem Ziel für den Mikrotunnelbau ein neues verfahrenstechnisches Konzept zur separationsfreien Förderung des Bohrguts zu entwickeln und zu erproben. Basierend auf einer Analyse der Verfahrenstechnik und der im Mikrotunnelbau verwendeten Schildtypen wird eine alternative Bohrgutfördertechnik konzipiert.
Diese kombiniert die separationsfreie Erddruckschildtechnik mit einer Pumpförderung des Bohrguts. Die Pumpförderung in Rohrleitungen ist kontinuierlich und Platz sparend. Die Förderleitung kann durch Koppeln der Leitungsrohre problemlos mit jedem neu zu verlegenden Vortriebsrohr verlängert werden. Entgegen bisheriger Anwendungen wird erstmals auch im Mikrotunnelbau das Bohrgut mit Schaum konditioniert. Durch den Einsatz von Schaum wird das Bohrgut nur für eine begrenzte Zeit in eine fließfähige Konsistenz überführt. Nach der Förderung zerfällt der Schaum und das Bohrgut erhält seine Ausgangskonsistenz zurück, so dass keine weiteren Separationsmaßnahmen erforderlich sind. Die Umsetzbarkeit des neuen Verfahrenskonzepts wird durch ein analytisches Strömungsmodell nachgewiesen. Mithilfe dieses durch Versuche validierten Strömungsmodells und zusätzlicher im Rahmen dieser Arbeit entwickelter rheologischer Materialuntersuchungen können die technischen Grenzen der Anwendung, die Anforderungen an die baubetriebliche Umsetzung der neuen Verfahrenstechnik und der wirtschaftliche Nutzen für die Praxis ermittelt werden.

Quelle: Fraunhofer / IRB – IRB 2013-549, 2013(04):9001389