Maschinenbau und Werkstofftechnik
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Effect of drilling-induced damage on the open hole flexural fatigue of carbon/epoxy composites
(2019)
A ferromagnetic barrier thinner than the coherence length in high-temperature superconductors is realized in the multilayers of YBa2Cu3O7-δ and La0.67Ca0.33MnO3. We used epitaxial growth of YBCO on ⟨110⟩ SrTiO3 substrates by pulsed laser deposition to prepare thin superconducting films with copper oxide planes oriented at an angle to the substrate surface. Subsequent deposition of LCMO and finally a second YBCO layer produces a superconductor/ferromagnet/superconductor trilayer containing an ultrathin ferromagnetic barrier with sophisticated geometry at which the long axis of coherence length ovoid of YBCO is pointing across the LCMO ferromagnetic layer. A detailed characterization of this structure is achieved using high-resolution electron microscopy.
Einfluss der Elektromobilität auf die Gussproduktion in der deutschen Gießerei-Industrie – Teil 1
(2018)
Im Verbundprojekt LeviAktor (finanziert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)) wird derzeit ein Exoskelett zur Schulter- und Armunterstützung
von Werkerinnen und Werkern im industriellen Umfeld erforscht. Das Tragen dieses Exoskelettes soll zum einen der Arbeitserleichterung dienen, zum anderen sollen dadurch Ermüdungserscheinungen durch körperliche Arbeiten sowie deren gesundheitliche Folgen, welche vorwiegend im Oberkörper auftreten, vorgebeugt werden. Die Hochschule Aalen übernimmt dabei die Erforschung der nötigen mechanischen Konstruktion. Hierzu gehören die Schnittstellen zwischen Mensch und Maschine sowie ein Schultergestell, welches die menschliche Schulter mechanisch umschließt und stützt, ohne dabei die Bewegungsfreiheit einzuschränken. Für die Aktuierung des Systems ist ein Antriebskonzept zu entwickeln. Dieses besteht aus Antrieben, Getrieben, Kraftübertragungs- und Kraftumlekungsmitteln.
In bisherigen Arbeiten wurden unter anderem ein Schultergestell und eine Oberarmmanschette entwickelt. Diese berücksichtigten schwerpunktmäßig die allgemeine Funktionalität, die Modularität und die Standardisierung unter Rücksichtnahme auf eine individuelle Anpassbarkeit.
Diese Arbeit schließt an diesen Entwicklungen an und es wird eine Weiterentwicklung der Konzepte hinsichtlich Leichtbau und Serienfertigung vorgenommen.
Soft magnetic Fe-Al alloys have been a subject of research in the past. However, they never saw the same reception in technical applications as the Fe-Si or Fe-Ni alloys, which is, to some extent, due to a low ductility level and difficulties in manufacturing. Additive manufacturing (AM) technology could be a way to avoid issues in conventional manufacturing and produce soft magnetic components from these alloys, as has already been shown with similarly brittle Fe-Si alloys. While AM has already been applied to certain Fe-Al alloys, no magnetic properties of AM Fe-Al alloys have been reported in the literature so far. Therefore, in this work, a Fe-12Al alloy was additively manufactured through laser powder bed fusion (L-PBF) and characterized regarding its microstructure and magnetic properties. A comparison was made with the materials produced by casting and rolling, prepared from melts with an identical chemical composition. In order to improve the magnetic properties, a heat treatment at a higher temperature (1300 °C) than typically applied for conventionally manufactured materials (850–1150 °C) is proposed for the AM material. The specially heat-treated AM material reached values (HC: 11.3 A/m; µmax: 13.1 × 103) that were close to the heat-treated cast material (HC: 12.4 A/m; µmax: 20.3 × 103). While the DC magnetic values of hot- and cold-rolled materials (HC: 3.2 to 4.1 A/m; µmax: 36.6 to 40.4 × 103) were not met, the AM material actually showed fewer losses than the rolled material under AC conditions. One explanation for this effect can be domain refinement effects. This study shows that it is possible to additively manufacture Fe-Al alloys with good soft magnetic behavior. With optimized manufacturing and post-processing, further improvements of the magnetic properties of AM L-PBF Fe-12Al may still be possible.
Biomechanischer Pedelec-Prüfstand zur besseren Verifizierung der Lebensdauer von Pedelec-Getrieben
(2020)
Biomechanischer Pedelec-Prüfstand zur besseren Verifizierung der Lebensdauer von Pedelec-Getrieben
(2020)
The surface topography of biodegradable polymer foils is modified by mechanical imprinting on a submillimeter length scale. The created patterns strongly influence the wetting behavior and allow the preparation of hydrophobic surfaces with controlled solid-liquid interaction. A detailed analysis of anisotropic surface patterns reveals that the observed effect arises from a combination of topographical and compositional changes that are introduced to the surface. As a main result it is found that an individual combination of material and structure is required for the production of water-repellent biopolymer foils that are highly attractive for packaging applications.
New insights into composite electroforming: Electroplating as key technology for powerful batteries
(2020)
Folienverbundmaterial
(2019)
Adaptives Spiegelelement
(2021)
In elektrischen Maschinen werden zur Führung des magnetischen Flusses Eisenkerne aus voneinander isolierten, dünnen Elektroblechlamellen verwendet. Die weichmagnetischen Eigenschaften und der im Vergleich zu reinem Eisen erhöhte elektrische Widerstand dieses Werkstoffs sind essentiell für die Leistung und den Wirkungsgrad der Maschine. Bis zum fertigen Eisenkern beziehungsweise bis zum fertigen Antrieb durchläuft das Elektroband mehrere Fertigungsschritte. Durch das formgebende Schneiden werden die magnetischen Eigenschaften im Schnittkantenbereich beeinflusst, wodurch die Eisenverluste erhöht werden und die Polarisierbarkeit gesenkt wird. Darüber hinaus werden bei der Montage der Eisenkerne zusätzlich mechanische Spannungen in das Material eingebracht, was sich ebenfalls negativ auf die Performance der elektrischen Maschine auswirkt. Gegenstand dieser Arbeit ist die experimentelle Untersuchung der genannten Bearbeitungsverfahren auf die magnetischen Eigenschaften und Eisenverluste unter Berücksichtigung der Materialparameter wie Korngröße und Legierungsgehalt. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der quantitativen vergleichenden Bewertung der unterschiedlichen Schneidverfahren. Der zweite Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit den Auswirkungen von makroskopischen mechanischen Spannungen, wie sie bei der Montage entstehen, und der Korrelation mit den Auswirkungen des Schneidprozesses. Bei den untersuchten Materialien handelt es sich um großtechnisch hergestellte Seriengüten, welche in elektrischen Antrieben von Hybrid- und E-Fahrzeugen eingesetzt werden. Um den Einfluss des Schneidens zu untersuchen wurde ein experimentelles Verfahren entwickelt, welches sowohl makro- als auch mikromagnetische Untersuchungen kombiniert. Zusätzlich wurden lichtmikroskopische Aufnahmen und Mikrohärtemessungen durchgeführt. Damit die Ergebnisse vergleichbar sind wurde für beide Untersuchungsarten dieselbe Probengeometrie in Form vom Ringkernen gewählt. Für die Untersuchung von makroskopischen Spannungen wurde die feldmetrische Methode mit Streifenproben verwendet, sodass die mechanische Spannung homogen über den Probenquerschnitt anliegt.