620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
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Der Stahlbau und Bauteile aus Stahl sind in der heutigen Welt unentbehrlich. Neben
der Verwendung von Stahl und Stahlträgern im Brückenbau, werden zum Beispiel
Stahlträger, in unterschiedlichen Formen und Variationen für die Bereiche Beton-,
Anlagen-, Industrie-, aber auch Maschinenbau verwendet.
Die Verbindung dieser Erzeugnisse aus Stahl, die in verschiedenen Profilen vorlie-
gen, wird unter Einsatz diverser Möglichkeiten realisiert. Dabei wird in der DIN 8580
zwischen folgenden Verbindungsmöglichkeiten unterschieden:
▪ unlösbare Verbindungen, wie z.B. Schweißverbindungen,
▪ lösbare Verbindungen, wie z.B. Schraubverbindungen,
▪ bedingt lösbare Verbindungen, wie z.B. Nietverbindungen.[1]
Im Stahlbau werden Verbindungen hauptsächlich geschweißt, wobei hier zwischen
Schweißen in der Vorfertigung und Schweißen auf der Baustelle bzw. der Montage
unterschieden wird. In der Regel werden die Bauteile, bevor diese auf die Baustelle
gelangen, in der Vorfertigung oder der Werkstatt hergestellt. Während der Montage
wiederum werden in der Regel die gering beanspruchten Verbindungen, oder wenn
Baustellennähte unvermeidbar sind [2], geschweißt.
Gemäß der DIN 1910-100 [3] wird das Schweißen bei dem zwei oder mehr Teile
unter Anwendung von Wärme und/oder Druck sowie mit oder ohne Schweißzusatz
miteinander verbunden werden als Fügeprozess definiert.
Durch den schweißtechnisch bedingten Wärmeeinfluss auf den Werkstoff, entstehen Imperfektionen. Diese Imperfektionen beschreiben unerwünschte Abweichun-
gen der Bauteile und werden unterschieden zwischen [4]:
▪ geometrische Imperfektionen
▪ strukturelle Imperfektionen
▪ geometrische Ersatzimperfektionen
Im Prozess der Nachweisführung von stabilitätsgefährdeten Bauteilen sind diese
Imperfektionen zwingend zu berücksichtigen, da diese einen maßgebenden Einflussfaktor auf das Tragverhalten von Bauteilen darstellen können.
Im Rahmen dieser Studienarbeit sollen Kleinteilversuche an längsausgesteiften
Beulfeldern durchgeführt werden. Der Fokus dieser Arbeit liegt hierbei auf der Her-
stellung der geschweißten Plattenbauteile und der Messung der entstehenden geometrischen Imperfektionen.
Vor dem Hintergrund der Energieknappheit, des Preisanstiegs und aus Gründen des
Umweltschutzes ist die Energieeffizienz zu einem allgemeinen Anliegen geworden. Ein erheblicher Teil des Energieverbrauchs in den Fertigungsverfahren entfällt auf
Materialabtragungsverfahren. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz von Werkzeugmaschinen, darunter die Optimierung der Hauptaggregate der Maschine, wie z. B. Antriebssysteme und der Nebenaggregate, wie z. B. die Kühlungssysteme und Kühlschmierstoffsysteme, die
Optimierung der Parameter zur Minimierung des Energieverbrauchs mithilfe der Response-Surface-Methode sowie der Leichtbau von Werkzeugmaschinen.
Das Themenfeld Industrie 4.0 gewinnt mit der fortschreitenden Digitalisierung und neuen Technologien immer mehr an Bedeutung. Während LEAN Manufacturing in vielen Unternehmen bereits im Einsatz ist, sind die eingesetzten Methoden nicht an das aktuelle digitale Zeitalter angepasst. LEAN 4.0, die Kombination von Industrie 4.0 und Lean Manufacturing, wird für Unternehmen daher immer wichtiger.
Während im Bereich Industrie 4.0 bereits mehrere Reifegradmodelle existieren und etabliert sind, gibt es für LEAN 4.0 wenige Konzepte. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein konzeptionelles Reifegradmodell im Themenfeld LEAN 4.0 entwickelt, welches auf etablierten Reifegradmodellen im Kontext Industrie 4.0 aufbaut, jedoch Aspekte des LEAN Manufacturing miteinbezieht.
Nach Erläuterung der relevanten Theorie, wird ein Reifegradmodell aufgebaut und in den Zusammenhang mit realen Fallbeispielen in einem sonst fiktiven Unternehmen getestet.
Basierend auf den Stufen des Modells werden Handlungsempfehlungen für die verschiedenen Fallbeispiele aufgestellt, sodass exemplarisch die reale Anwendung gezeigt wird. Das konzeptionelle Reifegradmodell soll für Unternehmen eine Richtlinie darstellen und dabei helfen einen Überblick in der Produktion zu schaffen, sowie Ideen für weitere Schritte zu erhalten.
Photolumineszenz (PL) aus Halbleiterstrukturen liefert Informationen bezüglich verschiedener Materialparameter wie z.B. Bandlücke, Schichtdicke sowie Temperatur. PL-Messungen werden klassischerweise erst ex situ und somit nach dem Produktionsprozess vorgenommen. Wird eine derartige PL-Messung während der Epitaxie einer Halbleiterstruktur und den damit verbundenen hohen Wachstumstemperaturen durchgeführt, erlaubt dies eine quasi-kontinuierliche In-situ-Charakterisierung der optoelektronischen Eigenschaften dieser Struktur zum frühestmöglichen Zeitpunkt, also noch in der Produktionsphase. Hierdurch wird eine In-situ-Optimierung der Prozessparameter ermöglicht, welche bei einer Ex-situ-Messung nicht gegeben ist. Die vorliegende Arbeit beschreibt zunächst theoretisch und dann anhand praktischer Messungen an industrienahen Epitaxie-Anlagen erstmals eine quasi-kontinuierliche In-situ-PL-Messung am Beispiel von wachsenden Nitrid-Halbleiterstrukturen. Über zeitaufgelöste PL-Messungen wird ein temperaturabhängiger Quenching-Mechanismus bei Gallium-Nitrid (GaN) und Indium-Gallium-Nitrid (InGaN) aufgezeigt, welcher den Einsatz von gepulsten Lasern als PL-Anregungsquelle bei hohen Wachstumstemperaturen einer Epitaxie erforderlich macht. Mit In-situ-PL-Messungen können hierdurch erstmals verschiedene Parameter einer gerade wachsenden Halbleiterschicht charakterisiert werden. Neben der Bestimmung der Temperatur und der Schichtdicke einer wachsenden, auf InGaN basierten LED-Struktur wird auch die Möglichkeit demonstriert, in einem frühen Stadium des Wachstums einer LED-Struktur ihre spätere Emissionswellenlänge bei Raumtemperatur vorherzusagen, und dies mit einer Genauigkeit von ± 1,3 nm (2σ). Diese Arbeit zeigt somit neben den industriell etablierten Messtechniken, wie z.B. pyrometrische Verfahren, eine weitere Möglichkeit zur Prozessüberwachung einer Epitaxie auf.
In this contribution we present a novel approach to transform data from time-of-flight (ToF) sensors to be interpretable by Convolutional Neural Networks (CNNs). As ToF data tends to be overly noisy depending on various factors such as illumination, reflection coefficient and distance, the need for a robust algorithmic approach becomes evident. By spanning a three-dimensional grid of fixed size around each point cloud we are able to transform three-dimensional input to become processable by CNNs. This simple and effective neighborhood-preserving methodology demonstrates that CNNs are indeed able to extract the relevant information and learn a set of filters, enabling them to differentiate a complex set of ten different gestures obtained from 20 different individuals and containing 600.000 samples overall. Our 20-fold cross-validation shows the generalization performance of the network, achieving an accuracy of up to 98.5% on validation sets comprising 20.000 data samples. The real-time applicability of our system is demonstrated via an interactive validation on an infotainment system running with up to 40fps on an iPad in the vehicle interior.
Der Bedarf an feuerverzinkten Stahlbändern ist besonders in der Automobilindustrie sehr groß und es werden zugleich immer höhere Qualitäten gefordert. Hierbei bildet vor allem die Homogenität der Zinkschichtdicke ein entscheidendes Qualitätsmerkmal. Um das Stahlband ausreichend vor Umwelteinflüssen zu schützen, muss eine, vom Kunden spezifizierte, Mindestzinkschichtdicke aufgetragen werden. Beim hier angewandten Verzinkungsverfahren durchläuft das Band ein Zinkbad und anschließend wird das überschüssige Zink berührungs-los mittels sogenannten Abblasdüse so abgetragen, sodass eine möglichst homogene Zinkschicht erhalten bleibt. Hierzu ist es notwendig den Abstand zwischen Band und Airknife konstant zu halten. Störende Bandbewegungen führen zu inhomogene Zinkschichtdicken, welche die Qualität der Verzinkung vermindern. Diese Qualitätsverminderung und der erhöhte Zinkeinsatz soll durch geeignete Maßnahmen verringert werden. Bisher eingesetzte berührungslose Bandstabilisatoren können die Bandbewegung im Allge-meinen dämpfen, jedoch treten noch Betriebszustände auf, in denen eine inhomogene Zinkschicht sichtbar ist. Die Ursache dieser Inhomogenitäten liegt in anlagenbedingten dominanten Schwingungen des Bandes, deren Ursache zu klären ist. Im vorliegenden Beitrag wird ein Modell der Bandbewegung vorgestellt, das durch die theore-tische Modellbildung und experimentelle Identifikation erstellt worden ist. Das Modell beschreibt die Bewegung des Bandes bezüglich ausgewählter Freiheitsgrade und ermöglicht die Analyse der kritischen Betriebszustände. Darüber hinaus soll dieses Modell zur Stabilisierung des Bandes in einer modellgestützten Reglung verwendet werden.
Die transurethrale Resektion der Prostata (TURP) ist ein Verfahren der Elektrochirurgie innerhalb der Urologie. Thema der Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik für realitätsnahe vergleichende Untersuchungen der elektrothermischen Vorgänge um Resektoskope zur bipolaren TURP. Die Relevanz dieses Themas liegt in der aktuellen Diskussion, ob elektrothermische Verletzungen eine mögliche Ursache urethraler Komplikationen darstellen. In diesem Kontext sind nicht die Vorgänge an der Resektionselektrode sondern in nicht behandelten Arealen des Operationsgebiets von Interesse. Bisher durchgeführte Untersuchungen konzentrieren sich auf monopolare Systeme. Untersuchte bipolare Elektrodenanordnungen unterscheiden sich allerdings von heutigen bipolaren Resektoskopen. Die vorhandenen Erkenntnisse sind deshalb nur äußerst eingeschränkt anwendbar. Informationen zu thermischen Vorgängen bezüglich Spätkomplikationen liegen nicht vor.
Der gewählte Ansatz aus messtechnischer Bestimmung der 3D Potentialverteilung ex situ sowie modellbasierter und numerischer Analyse der sich daraus ergebenden 3D Verlustleistungsdichteverteilung und der darauf beruhenden Temperaturberechnung im operationsnahen Gewebe ermöglicht ein auf die Realität übertragbares Ergebnis. Die berechnete Temperatur dient des Weiteren als Grundlage einer medizinischen Einschätzung hinsichtlich des Potentials elektrothermischer Verletzungen. Ergebnis der Arbeit ist, dass vergleichende Untersuchungen bipolarer Resektoskope mit der entwickelten Methodik durchführbar sind. Für die untersuchte bipolare Elektrodenanordnung erscheinen elektrothermische Verletzungen als Ursache urethraler Strikturen bei konservativer Betrachtung und unter durchschnittlichen Operationsbedingungen ohne intraoperative Komplikationen unwahrscheinlich.