Recensies

M. Pollermann, W. Litzow

Windenergie

Eine illustrierte historische Entwicklung

The book is based on a monography by Max Pollermann and Werner Litzow, published in 1995 as a monography of Juelich Research Centre (No. 11) under the title ´Ohne Energie geht nichts´. The original publication had more than 800 pages and outlined the history of the known energy sources, i.e. renewables as well as non-renewables like fossil fuels and nuclear power. All aspects of power generation and transmission were gone into. The original text and illustrations were stored on about 30 floppy disks, which since then have deteriorated in quality. In order to avoid further loss of knowledge, it was decided to publish parts of the monography in single brochures. This brochure goes into the history of wind power, wind turbine components, power generation and transmission.

Quelle: ETDE - Energy Database-production no.: DE11G9945

Christina Angelika Hirschbeck

Untersuchungen zur Leistungsfähigkeit von belüfteten Sandfängen auf Kläranlagen

Zielsetzung der Dissertation war die Untersuchung der Einflussfaktoren auf die Leistungsfähigkeit von belüfteten Sandfängen und deren Abscheidegrad. Aus diesen Ergebnissen sollten Vorschläge für das Prüfverfahren und die dazu gehörigen Prüfsande, sowie konstruktive und betriebliche Empfehlungen abgeleitet werden. Als Vorgehensweise wurden zunächst großtechnische Untersuchungen an bestehenden Sandfängen mit Massenbilanzen durchgeführt. Um die einzelnen Einflussfaktoren detailliert erfassen zu können, wurde ein physikalisches Modell im Maßstab 1 zu 4 entwickelt und aufgebaut. Daran konnte der Einfluss der Sandkonzentration, Korngrößenverteilung, Lufteintrag, Einblastiefe, Anordnung der Belüfter, Durchfluss und Querschnittsgestaltung auf die Geschwindigkeitsverteilung, die turbulente kinetische Energie und den Abscheidegrad systematisch untersucht werden.

Quelle: Fraunhofer IRB

Jörg Möhring

Qualifizierung von Fügeelementbeschichtungen für den Einsatz des druckluftbetriebenen Bolzensetzens im Karosserierohbau

Das druckluftbetriebene Bolzensetzen ermöglicht das Verbinden artverschiedener Werkstoffe, wobei eine einseitige Zugänglichkeit der Fügestelle ausreicht. Der Verzicht auf eine Bauteilvorbehandlung und der schnelle Fügevorgang sind weitere Vorteile, die das große Potenzial des Verfahrens für moderne Fahrzeugkonzepte zeigen. Um die technischen und wirtschaftlichen Vorteile dieses innovativen Fügeverfahrens für die Automobilindustrie nutzbar zu machen, müssen die Fügeelemente und deren Beschichtungen die hohen Anforderungen vor allem hinsichtlich Korrosionsschutz erfüllen. Ziel dieser Dissertation war daher die Qualifizierung von Fügeelementbeschichtungen für den Einsatz des druckluftbetriebenen Bolzensetzens im Karosserie rohbau und die Analyse des Einflusses der Setzbolzenbeschichtung auf den Fügevorgang. Im Rahmen der Arbeit wurden zunächst die Anforderungen an die Fügeelementbeschichtung definiert. Die Charakterisierung der Beschichtungseigenschaften und der Verbindungsausbildung geschah anhand metallurgischer Untersuchungen und Analysen mittels Rasterelektronenmikroskop. Der Einfluss auf den Fügevorgang wurde durch Kraftmessungen belegt und durch quasi statische und dynamische Tragfähigkeitsuntersuchungen untermauert.

Quelle: Fachzeitschrift: Schweissen und Schneiden, 12/2011, Seite 740

Klaus Dieter Thies

Grundlagen lokaler Netzwerke. Das Ethernet.

Eine wahrscheinlichkeitstheoretische Bearbeitung. Mit elementarer Einführung in die Wahrscheinlichkeitsrechnung und Informationstheorie

Summary: Der Grundgedanke dieses Buches ist es, die Leistungsmerkmale des Ethernet mit seiner CSMA/CD-Zugriffsmethode (Carrier Sense Multiple Access with Collisions Detection) wahrscheinlichkeitstheoretisch zu ermitteln. Dies liegt insofern auf der Hand, da sich das Ethernet als ein Verbundsystem unabhängiger Computer präsentiert, die zufällig mit gewissen Wahrscheinlichkeiten den Übertragungskanal anfordern. So ist das Ethernet ein ideales Modell dafür, die Verteilung dieser Anforderungen in seinen verschiedenen Formen zu entwickeln und darzustellen. Dazu gehören die Binomialverteilung, die geometrische Verteilung, die Poisson-Verteilung und die Normalverteilung einschließlich ihrer Erwartungswerte und Varianzen. In diesem Zusammenhang werden neben den ein- und mehrdimensionalen diskreten Zufallsvariablen auch die stetigen Zufallsvariablen betrachtet. Es sind keinerlei Kenntnisse über die Begriffe, Sätze und Methoden der Wahrscheinlichkeitsrechnung erforderlich. Diese werden am Beispiel der CSMA/CD-Zugriffsmethode elementar eingeführt. So erscheint das Wesen des Ethernet im Kontext der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Von besonderem Interesse ist hierbei der Nutzungsgrad des Übertragungskanals (Kanaleffzienz), der sich als Funktion der Leitungslänge, der Framegröße und der Kanalkapazität darstellen lässt. Aufbauend auf den Erkenntnissen der Wahrscheinlichkeitsrechnung folgt eine elementare Einführung in die Informationstheorie. Die Motivation dafür ist, die Kanalkapazität nach Shannon informationstheoretisch plausibel zu machen. Der Informationsgehalt, die Entropie, abhängige und unabhängige Verbundquellen, zeitkontinuierliche Zufallssignale und deren Verteilungen sind die wesentlichen Bestandteile. Mit dem wohl bedeutendsten Ergebnis der Informationstheorie, der Shannonschen Kanalkapazität, endet das Buch. Der Leser erkennt drei Wissenschaftsgebiete, die miteinander in Verbindung treten und im Zusammenwirken die Leistungsmerkmale des Ethernet beschreiben. Dabei werden alle relevanten Sätze und Formeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der Informationstheorie nicht einfach genannt, sondern durch entsprechende Herleitungen bewiesen. Erfreulicherweise sind dafür nur geringe mathematische Vorkenntnisse aus der Differential- und Integralrechnung notwendig. Sie werden an den betreffenden Stellen nochmals vermittelt.

Quelle: Zentralblatt MATH 1209 | 1

Heinrich Philipp Immich

Maßgeschneiderte oxidische und nitridische PVD-Werkstoffverbunde für metallische Werkzeuge in der Stahlformgebung

Die Einführung neuer innovativer Formgebungsverfahren, wie dem Thixoforming von Stahl, ist abhängig von der Verfügbarkeit eines wirtschaftlichen Gesamtproduktionskonzepts. Beginnend von der Vormaterialherstellung über die Erwärmung bis zur Formgebung muss dieses Verfahren prozesssicher und wirtschaftlich beherrschbar sein. Für die Werkzeugtechnik ergibt sich daraus die Forderung nach der Verfügbarkeit von Werkzeugkonzepten mit ökonomischen Standzeiten. Maßgeschneiderte Werkzeugverbundkonzepte, speziell auf die Anforderungen der neuen Formgebungsverfahren angepasst, können dieses leisten. Speziell die Oberflächentechnologie hat einen entscheidenden Einfluss auf die Gesamtperformance des Werkstoffverbundes. Die PVD-Technologie erlaubt es, maßgeschneiderte, anwendungsangepasste Werkstoffverbundlösungen zu realisieren. Ein besonders großes Potential für die Verarbeitung von Stahl besitzen die kristallinoxidischen PVD-Schichten aufgrund ihrer chemischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften. Ein großflächiger Einsatz in der Produktion scheiterte bis heute an fehlendem Anlagenequipment und unzureichendem Prozess-Know-how. Mit der Skalierung der oxidischen Abscheidung auf industrielle Anlagengröße wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Beitrag zur Schließung dieser Wissenslücke geleistet. Die aufgrund ihrer Eigenschaftscharakteristiken interessanten metastabilen Hochtemperaturphasen gamma-AI2O3 und beta-ZrO2 können mit der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Prozessregelung und Prozesstemperaturreduzierung prozesssicher mittels Pulstechnologie auf konventionellen und plasmanitrierten Warmarbeitsstählen, sowie auf der Molybdänlegierung TZM, abgeschieden werden, Die entwickelten Werkstoffverbunde zeigen sowohl in Modelluntersuchungen, aber auch unter industriellen Bedingungen, im Thixoforming von X210CrW12 und im Gesenkschmieden von C45 ihre außergewöhnliche Leistungsfähigkeit im Hinblick auf Reduzierung des Verschleißes und Steigerung der Standzeit.

Quelle: literaturschau stahl + eisen

Stefan Sandfeld

The Evolution of Dislocation Density in a Higher-order Continuum Theory of Dislocation Plasticity

The growing demand for physically motivated continuum theories of plasticity has led to an increased effort on dislocation based field descriptions. Only recently rigorous techniques have been developed by T. Hochrainer for performing meaningful averages over Systems of moving, curved dislocations, which can be described by a higher order dislocation density tensor. Within this thesis it was rewrite this continuum theory of dislocations using exclusively Standard vector and tensor calculus. This formulation is much more accessible (although still defined in a higher order configuration Space) than the original formulation which uses differential forms and higher order currents. This formulation then serves as the starting point for the numerical exploration of the continuum theory where it was cover simple benchmark problems, which allow for verification with analytical Solutions. This already demonstrates that within this theory it is possible to predict dislocation kinematics, which cannot be predicted by classical methods based e.g. on the ´Kröner-Nye tensor´. After this verification it was then apply the numerical implementation to a complex example: bending of a thin film in a double slip configuration, which yields most interesting results concerning the general concept of ´geometrically necessary´ and ´statistically stored´ dislocations. Another most important outcome is that nearly all important kinematic properties of Single dislocation lines are still contained and numerically accessible within this averaged continuum description.

Quelle: literaturschau stahl + eisen

Thomas Schalk

Reibermüdungsverhalten ingenieurkeramischer Werkstoffe

Die durchgeführten Untersuchungen haben deutlich gezeigt, dass Reibermüdungsbeanspruchung die Ermüdungsfestigkeit der keramischen Proben erheblich reduzieren kann und deshalb eine vorliegende Reibermüdungsbeanspruchung bei Ingenieurkeramiken im Auslegungsprozess nicht vernachlässigt werden darf. In Versuchen mit einer zyklischen Vier-Punkt- Biegebeanspruchung als Grundbeanspruchung und einer zusätzlichen Reibbeanspruchung durch ein im zugbelasteten Probenbereich aufgesetzten Reibkörper wurde nachgewiesen, dass Reibermüdungsbeanspruchung die Ermüdungsfestigkeit von keramischen Proben aus AI2O3 und Si3N4 signifikant reduziert. Aus den Versuchsergebnissen wird ersichtlich, dass Siliziumnitrid wesentlich sensibler auf Reibermüdung reagiert als Aluminiumoxid. Reibermüdung tritt nicht nur im Kontakt mit Werkstoffen gleicher Härte und Festigkeit auf. Der lebensdauerverkürzende Effekt kann beim Einsatz ´weicherer´ Materialien, wie z.B. 100Cr6-Stahl als Reibpartner sogar ausgeprägter sein. Es konnte gezeigt werden, dass der Einsatz von destilliertem Wasser den Einfluss des Reibkörpers auf die Ermüdungsfestigkeit stark vermindern kann. Es sind allerdings noch weiterführende Experimente nötig, um Auslegungsrichtlinien zu erarbeiten und verlässliche Lebensdauervorhersagen für reibermüdungsbeanspruchte Bauteile zu ermöglichen. Um das Versagensverhalten bei Reibermüdung zu charakterisieren, wurde die FIB-Methode eingesetzt. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass zielgenaue Probenpräparationen möglich sind. Es wurde damit aufgezeigt, dass die FIB-Methode eine hervorragende Ergänzung zu rasterelektronenmikroskopischen Untersuchungen der Probenoberfläche für die Analyse der bei Reibermüdungsbeanspruchung entstehenden Werkstoffschädigung darstellen.

Quelle: literaturschau stahl + eisen

Andreas Uihlein

Das Verhalten von Gusseisenwerkstoffen bei TMF und TMF/HCF-Beanspruchung

In der vorliegenden Arbeit wurde das Ermüdungsverhalten von typischen Gusseisensorten untersucht, welche insbesondere als Werkstoff für Zylinderköpfe von Dieselmotoren eingesetzt werden. Als Versuchswerkstoffe dienten die globulare Gusseisensorte EN GJS 700, die vermiculare Sorte EN GJV 450 sowie ein lamellares Gusseisen mit der Bezeichnung EN GJL 250. Aufgrund der Komplexität der Beanspruchung bei oben genannten Anwendungen sowie aufgrund einer fehlenden Datenbasis bezüglich des Lebensdauer-, Wechselverformungs- und Schädigungsverhaltens werden derartige Bauteile bisher oftmals unter isothermen Gesichtspunkten entwickelt. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin eine fundierte Datenbasis für das Versagen unter thermisch mechanischer Ermüdungsbeanspruchung zu generieren, sowie die mikrostrukturellen Vorgänge des Verformungs- und des Versagenverhalten zu verstehen. Ebenfalls sollte eine Aussage getroffen werden ob generell derartige Bauteile unter den relevanten Beanspruchungen nach isothermen Gesichtspunkten beurteilt werden können. Des Weiteren galt ein besonderes Augenmerk dieser Arbeit dem Schädigungsverhalten bei HCF-überlagerter TMF-Beanspruchung. Zur Grundcharakterisierung der Werkstoffe wurden zahlreiche Isotherme Zug-, Druck-, Relaxations- und Kriechversuche im Temperaturbereich zwischen 20 deg C und 500 deg C durchgeführt. Ebenfalls erfolgten im selben Temperaturbereich isotherme LCF-Versuche bei verschieden Beanspruchungsamplituden. Die Beanspruchung hierbei erfolgte rein wechselnd bei einer Frequenz von jeweils 5 Hz. Die Minimaltemperatur der OP-TMF-Versuche betrug immer 50 deg C, die Proben wurden mit 10 K/s aufgeheizt bzw. abgekühlt. Variiert wurden bei den TMF-Versuchen die Maximaltemperatur, die Haltezeit sowie der Grad der Behinderung der thermischen Dehnung. Zusätzlich erfolgten HCF-überlagerte TMF-Versuche mit mechanischen Totaldehnungsamplituden der HCF-Beanspruchung zwischen 0.01 und 0.1 %. Die Frequenz der HCF-Überlagerung betrug jeweils 5 Hz. Die Charakterisierung der Schädigungsentwicklung bezüglich der Rissinitiierung als auch Rissausbreitung erfolgte anhand abgebrochener Versuche mittels metallographischer Untersuchungen an Probenlängsschliffen.

Quelle: literaturschau stahl + eisen

Andreas Kienzler

Auswirkungen mechanischer Oberflächenbehandlungen auf die Randschichteigenschaften mikrostrukturierter Formeinsätze

In dieser Arbeit wurde die Eignung der mechanischen Strahlverfahren Mikrostrahlen und Ultraschall-Nassstrahlen zur Verbesserung der Oberflächenqualität von Formeinsätzen für das Mikropulverspritzgießen untersucht. Grundlegende Parametervariationen wurden zuerst an Flachproben durchgeführt. Die Entgratung konnte an mikrogefrästen Nuten untersucht werden. Mit ausgewählten Parametern wurden anschließend durch Mikrofräsen, Mikrofunkenerosion und Laserablation hergestellte Teststrukturen mittels der zwei Feinstbearbeitungsverfahren bearbeitet. Dabei standen drei Werkstoffe, zwei Stähle und ein Ultrafeinstkornhartmetall, als Formeinsatzmaterial zur Verfügung. Die Strukturen wurden hinsichtlich der Topographie, der Oberflächenrauheit, der Oberflächenhärte, des Eigenspannungszustandes sowie Phasenanteilen bewertet. Die Charakterisierung des Oberflächenzustands nach der Strukturierung zeigte, dass die mikrogefrästen Strukturen der beiden untersuchten Stähle die geringsten Oberflächenrauheiten aufweisen. Während nach Mikrofräsen Druckeigenspannungen und hohe Verformungen im Gefüge der Randschicht vorliegen, treten nach Mikrofunkenerosion Zugeigenspannungen bis zu einer Eindringtiefe von 10 Mikrometer auf. Strahlbehandlungen mit Abrasivgemisch sowie mit Glasperlen bei einem Düsenwinkel von 90 Grad zur Strahlgutoberfläche an Flachproben sowie an mikrostrukturierten Oberflächen führten zu einem rotationssymmetrischen Eigenspannungszustand. Die Charakterisierung der Oberflächen nach Ultraschall-Nassstrahlen zeigte, dass ein Entgratungsvorgang innerhalb 15 min ohne Kantenverrundung möglich ist. Die abrasive Wirkung konnte durch eine ständige Durchmischung des Wirkspalts mit einer Suspension um einen Faktor 5 erhöht werden. Zur weiteren Optimierung der Oberflächenqualität wurden Verfahrenskombinationen aus Mikrostrahlen und Ultraschall-Nassstrahlen untersucht. Abschließend werden Empfehlungen für eine optimierte Bearbeitung der Formeinsätze unter Berücksichtigung des Werkstoffs und des Ausgangszustands gegeben.

Quelle: literaturschau stahl + eisen

Daniel Grimme

Ultrapräzisionsschleifen von Stahl und neu synthetisierten PVD-Hartstoffschichten

Diese Arbeit befasst sich mit der Werkstoffcharakterisierung und der UP-Schleifbearbeitung von Stahl und neu synthetisierten PVD-Hartstoffschichten. Da bisher der Begriff des ultrapräzisen Schleifens (UP-Schleifen) nicht definiert war, wurde eine allgemeine Definition entwickelt. Die chemischen, mechanischen und technologischen Eigenschaften der zu schleifenden Werkstoffe wurden in Hinblick auf die Materialtrennung beim Schleifen ausführlich evaluiert und charakterisiert. Nach den werkstoffcharakterisierenden Versuchen ist die Kinematik der eingesetzten Schleifverfahren theoretisch betrachtet worden. Empirische Schleifversuche schlössen sich den vorhergehenden theoretischen Betrachtungen an. Zur Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften - vor allem der neu-synthetisierten Hartstoffschichten – wurden unterschiedliche mechanische Punktbelastungstests realisiert. Die Ergebnisse sollten Auskunft über mechanisch/technologische Eigenschaften wie z.B. Härte, Risszähigkeit, E-Modul, das Ermüdungsverhalten und die Haftfestigkeit geben. Dabei sind die Schichtsysteme sowohl statisch als auch dynamisch beansprucht worden. Die empirischen und theoretischen Betrachtungen des UP-Schleifprozesses und der generierten Oberflächen dienten zur Identifikation der Haupteinflussfaktoren, die für die Bildung der Oberflächen verantwortlich sind. Die Schleifergebnisse zeigen, dass die PVD-Schichtsysteme sehr spröde reagieren, aber unter determinierten Bedingungen duktil und schädigunsarm in guter Qualität schleiftechnisch zu bearbeiten sind.

Quelle: literaturschau stahl + eisen