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Die Arbeit behandelt die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von naturfaserverstärktem Langfasergranulat. Ausgehend von den speziellen Eigenschaften von Naturfasern und dem Stand der Technik bei der Verarbeitung von naturfaserverstärkten Thermoplasten wird ein neues Verfahrensprinzip für die Herstellung von Langfasergranulat mit Naturfaserverstärkung konzipiert. Die konstruktive Auslegung der einzelnen Anlagenkomponenten wird theoretisch betrachtet und durch geeignete Modelle beschrieben. Mit der praktischen Umsetzung des Verfahrensprinzips werden wesentliche Zusammenhänge zwischen den Prozessbedingungen und den Granulateigenschaften analysiert. Die resultierenden Eigenschaften von Natur-Langfasergranulaten werden phänomenologisch charakterisiert und mit konventionellen Langfasergranulaten verglichen. Unter Anwendung bekannter Modellvorstellungen zu den mechanischen Eigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen wird das theoretische Eigenschaftspotenzial von diskontinuierlich langfaserverstärkten Naturfaserverbunden berechnet und durch experimentelle Untersuchungen an flachsfaserverstärktem Polypropylen verifiziert.Abschließend erfolgt die Darstellung der experimentell ermittelten mechanischen, morphologischen und rheologischen Eigenschaften der im Spritzgießverfahren hergestellten Verbunde aus Natur-Langfasergranulaten.

Two compact single-chip 94-GHz frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar modules have been developed for high-resolution sensing under adverse conditions and environments. The first module contains a monolithic microwave integrated circuit (MMIC) consisting of a mechanically and electrically tunable voltage-controlled oscillator (VCO) with a buffer amplifier, 10-dB coupler, medium-power and a low-noise amplifier, balanced rat-race high electron-mobility transistor (HEMT) diode mixer, and a driver amplifier to increase the local-oscillator signal level. The overall chip-size of the FMCW radar MMIC is 2/spl times/3.5 mm/sup 2/. For use with a single transmit-receive antenna, a 94-GHz microstrip hexaferrite circulator was implemented in the module. The radar sensor achieved a tuning range of 1 GHz, an output signal power of 1.5 mW, and a conversion loss of 2 dB. The second FMCW radar sensor uses an MMIC consisting of a varactor-tuned VCO with injection port, very compact transmit and receive amplifiers, and a single-ended resistive mixer. To enable single-antenna operation, the external circulator was replaced by a combination of a Wilkinson divider and a Lange coupler integrated on the MMIC. The circuit features coplanar technology and cascode HEMTs for compact size and low cost. These techniques result in a particularly small overall chip-size of only 2/spl times/3 mm/sup 2/. The packaged 94-GHz FMCW radar module achieved a tuning range of 6 GHz, an output signal power of 1.5 mW, and a conversion loss of 5 dB. The RF performance of the radar module was successfully verified by real-time monitoring the time flow of a gas-assisted injection molding process.

zahlr. Ill., graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

Im theoretischen Teil der Arbeit wird zunächst ein Überblick über die Grundlagen der Formfüllsimulation beim Spritzgießen thermoplastischer Kunststoffe gegeben. Es wird auf den wesentlichen Unterschied zwischen den 2,5D- und 3D-Modellen eingegangen. Anschließend wird der Formfüllvorgang mit dem Strömungsberechnungsprogramm FIDAP modelliert. Die Analyse konzentriert sich auf die Strömungssituation in den Fließfront- und Bindenahtbereichen. Die Ergebnisse der Simulation werden mit geeigneten Experimenten überprüft. Die neuen Erkenntnisse der Strömungsberechnungen sollen einen Beitrag zur Aufklärung relevanter Phänomene im Zusammenhang mit den Erscheinungen und Festigkeiten von Bindenähten leisten.

Die Arbeit behandelt am Beispiel von flachsfaserverstärktem Polypropylen die Verarbeitung von naturfaserverstärkten Thermoplasten im Spritzgießverfahren und die resultierenden Verbundeigenschaften. Im Grundlagenteil der Arbeit werden die Flachsfasern mit ihren besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften vorgestellt, die theoretischen Grundlagen zur Suspensionsrheologie, der Beschreibung von räumlichen Orientierungszuständen, zur Faser-Makrostruktur-Ausbildung und zum Spannungs-Verformungsverhalten von kurzfaserverstärkten Thermoplasten dargelegt. Phänomenologisch wird das rheologische Verhalten der flachsfasergefüllten thermoplastischen Schmelze charakterisiert. Weiterhin wird der Formfüllvorgang simuliert. Für die Bewegung der in der Schmelze mitgeschleppten Fasern werden die für konventionelle Kurzfasern gebräuchlichen Berechnungsansätze benutzt und deren Vorhersagegenauigkeit für flachsfaserverstärktes Polypropylen anhand experimenteller Ergebnisse beurteilt. Die resultierende Verbundsteifigkeit wird mit einem analytischen Modell unter Berücksichtigung der Orientierungssituation und Zuhilfenahme von mikromechanisch berechneten Faserkennwerten bestimmt. Abschließend wird der Einfluss technologischer und konstruktiver Parameter dargelegt.

Die Zielstellung dieser Dissertation besteht darin, einen Beitrag zur Charakterisierung sowohl der Ausgangsmaterialien (Naturfasern, Polymere) als auch ihrer Verbundeigenschaften zu leisten. Morphologische Unterschiede der Fasern, im wesentlichen bedingt durch Erntezeitpunkt, Röstdauer und Verarbeitungsbedingungen, haben Einfluss auf die mechanischen Kennwerte als auch auf das Faser/Matrix-Interface des Verbundwerkstoffs. Durch unterschiedliche Verfahren (Thermoanalyse, Ubbelohde-Viskosimetrie, NMR-Spektroskopie, Einzelfaserzugversuch) werden sowohl das Degradationsverhalten als auch die Prozessgrenzen bestimmt. Zur Einschätzung des Grenzflächenzustands werden oberflächensensitive Verfahren (BET-Verfahren, Zeta-Potentialbestimmung, IR-Spektroskopie, Rasterelektronen-mikroskopie) angewendet. Die Charakterisierung der durch Compoundieren und Spritzgießen, bzw. durch Konsolidieren von Hybridvliesen hergestellten Verbunde erfolgt mittels quasi-statischer bzw. dynamisch-mechanischer Methoden (DMA). Fraktographische rasterelektronenmikroskopische und IR-spektroskopische Untersuchungen belegen die Veränderung des Interfaces durch geeignete Faserbehandlung, Prozessparameter und Haftvermittlung. Die vorliegende Arbeit weist die effektive Verstärkungswirkung der Naturfasern Flachs bzw. Hanf in hochpolymeren Matrices zuverlässig nach. The objectives of this dissertation are the characterization of the components (natural fibers, polymers) and the resulting properties of the composites. Due to differences in fiber morphology, mainly caused by the date of harvest, retting and fiber separation procedures, the mechanical properties and the fiber/matrix interface are effected. The degradation and the limits of the process are characterized by means of thermal analysis, Ubbelohde viscosimetry, NMR spectroscopy and single fiber tensile test. Surface sensitive methods (BET measurements, zeta potential measurements, IR-spectroscopy) were applied to evaluate the fiber/matrix interface. The composites were first manufactured by compounding and injection molding as well as by consolidation of hybrid nonwovens and characterized by means of quasi statical and dynamic-mechanical methods. The effect of adequate fiber treatements, process parameters and coupling agents becomes obvious applying fractographic SEM and IR spectroscopic measurements. The gained results indicate the strengthening effect of natural fibers like flax and hemp on the performance of high polymers.

Für eine stärkere Verbreitung der optischen Informationstechnik werden optische Wellenleiterkomponenten benötigt, die u.a. die Signale optisch schalten und aufsplitten können. Dazu ist die sogenannte SIGA-Technik entwickelt worden, mit der polymere, integriert optische Mikrostrukturen mittels kostengünstiger Replikationstechniken hergestellt werden können.In dieser Arbeit wird dabei auf die Replikationstechniken im Rahmen der SIGA-Technik näher eingegangen. Dazu werden die beiden eingesetzten Abformverfahren des Spritzgießens und Heißprägens dargestellt, mit den Randbedingungen für Mikrostrukturen im allgemeinen und integriert optische Mikrostrukturen im speziellen.Das für integriert optische Mikrostrukturen entwickelte modifizierte Mikrospritzprägen wird ausführlich erläutert, wobei auf die speziellen Werkzeuge, das verwendete Equipment und die damit durchgeführten Prozesse näher eingegangen wird.Das zweite Abformverfahren, das Heißprägen, wird hauptsächlich als Laboranwendung für Prototypen eingesetzt, aber zunehmend auch bei bestimmten empfindlichen Strukturen und besonderen Geometrien, dargestellt am Beispiel einer optischen Rückwand, die über ihre gesamte Länge (10 bis 50 Zentimeter) integriert optische Mikrostrukturen enthält.Ausführlich wird auf Optimierungsmöglichkeiten für die Abformung von Mikrostrukturen eingegangen.Anwendungsbeispiele, vornehmlich aus dem Bereich der optischen Informationstechnik, aber auch aus der Mikrofluidik, demonstrieren das Einsatzpotential der Mikroabformtechnik., To ensure a wider spreading of optical IT optical waveguides are necessary to switch and split optical signals. Therefore the so called SIGA-technique has been developed for manufacturing polymeric, integrated optical microstructures with low-cost replication techniques.Within this thesis the attention is directed towards the replication techniques as part of the SIGA technique. The two used moulding techniques as injection moulding and hot embossing are described putting up marginal conditions for microstructures in general and integrated optical microstructures in particular.The modified micro injection moulding developed especially for integrated optical microstructures is explained in detail. Close attention is given to the special tools, the used equipment and the processes carried out.The second moulding technique, hot embossing, is usually applied as a lab technique for prototypes, but more and more for difficult structures with special geometries, too, shown by the example of an optical backplane. This backplane, which is several centimetres long (10 to 50 cm), has integrated optical microstructures over its complete length.The optimization for replication of microstructures is described in detail.Application examples, especially from optical information technique, but also from micro fluidics, demonstrate the high potential of micro moulding / micro replication techniques.

Der Artikel behandelt die qualitätsorientierte Prozessregelung mit Hilfe neuronaler Netze. Beispielhaft wird der Prozess des Kunststoffspritzgießens und die erzielten Verbesserungen beschrieben.

Zwei mittelständische Kunststoffverarbeiter kontrollieren und regeln ihre Produktqualität mit Hilfe neuronaler Netze. Seitdem der Kreis zwischen Qualitätsergebnis und Prozesseinstellung geschlossen ist, ist Ausschuss kaum noch ein Thema. Installationen bei weiteren Verarbeitern sind bereits in Arbeit.

Im theoretischen Teil der Arbeit wird zunächst ein Überblick über die innere Struktur amorpher Spritzgußteile und die Theorie des freien Volumens gegeben. Es wird auf die Abhängigkeit der Relaxationszeiten von dem im Werkstoff vorhandenen Leerstellenvolumen (freien Volumen) bei Änderung der Temperatur, der Abkühlrate, der Alterungszeit und des Druckes sowie auf das Phänomen der Druckverdichtung eingegangen. Es wird untersucht, welche Bedeutung dem freien Volumen hinsichtlich des Deformationsverhaltens spritzgegossener amorpher Thermoplaste zukommt und inwieweit dessen Effekt bei den für die Praxis interessanten Spritzgußteilen unter Umständen durch andere Einflußgrößen wie Orientierungen und Eigenspannungen überdeckt wird. Betrachtet wird der Einfluß verschiedener Verarbeitungsparameter, der Formteildicke und der physikalischen Alterung (Zeit zwischen Verarbeitung und Prüfung der Spritzgußteile bzw. Tempern unterhalb der Glastemperatur) auf die innere Struktur des Kunststoffes und dessen Auswirkungen auf das resultierende Deformationsverhalten.

Der fehlerfreien Produktion beim Kunststoffspritzgießen ist die PKT GmbH einen großen Schrittt näher gekommen. Der Mittelständler testet derzeit ein auf neuronalen Netzen basierendes System, das die Qualität automatisch überwacht und nachführt.

Das Spritzgießen nanoskaliger keramischer Pulver würde die Möglichkeit eröffnen, feine und komplexe Strukturen endkonturnah zu fertigen. In dieser Arbeit wird anhand eines Modellpulvers (Degussa Aluminiumoxid C) mit einer spezifischen Oberflächen von 97m2/g gezeigt, dass es möglich ist, ein nanoskaliges Pulver spritzzugießen, die Formteile zu entbindern und anschließend zu sintern. Aufbauend auf der Charakterisierung der Pulveroberfläche wurde ein Bindersystem entwickelt, das eine geringe Viskosität des mit 47Vol.- Feststoffgehalt beladenen Spritzgußversatzes sichert. Durch Extraktion in kondensierendem Octandampf wurden die spritzgegossenen Probestäbe (80 x 20 x 2,5 mm) binnen 60 Minuten entbindert. Hierbei wurde eine Extraktionsrate von 0,156 mm/h erreicht. Die entbinderten Proben wurden anschließend bei 1700°C zu einer Dichte von 92TDa gesintert. Durch Zugabe von alpha-Al2O3-Keimen zum Spritzgußversatz ist es möglich, die Sinterdichte bei 1700°C auf 97TDa zu erhöhen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen sind Entwicklungen bis hin zum Mikrospritzguß denkbar. Injection moulding of nanoscale ceramic powders offers the possibility of near net shape forming thin and complex structures. Based on a model powder with a specific surface of 97m2/g this thesis shows that injection moulding, debinding and sintering of a nanoscale powder is possible. After characterization of the powder surface, a binder system was developed which assures a low viscosity of the high loaded feedstock (47 vol-). The injection moulded test bars (80 x 20 x 2.5 mm) were debound within 60 minutes by extraction in condensed Octan steam, reaching an extraction rate of 0.156 mm/h. The debound test bars were sintered at 1700°C to a density of 92 TDa. Adding alpha-Al2O3 seed particles allows to increase the sinter density to 97 TDa. Based on this results developments such as micro injection moulding are imaginable.

Die Herstellung optischer Flaechen mit feinsten Strukturen - dazu gehoeren Wellenleiter, optische Gitter, Faserkoppelnuten oder Fresnellinsen - war bisher kosten- und zeitintensiv. Die Praezisions- Kunststoffabformung im Mikrobereich ermoeglicht jetzt grosse Stueckzahlen zu marktfaehigen Preisen. Das Beispiel eines aberrationskorrigierenden holografischen Konkavgitters stellt die Leistungsfaehigkeit des Spritzgiessens bei der Abformung von Mikrostrukturen unter Beweis.

Technische keramische Werkstoffe (Strukturkeramik) zeichnen sich durch ihre hohe Haerte, ihre chemische Resistenz gegen aggressive Saeuren, Basen und Metallschmelzen und hohe Festigkeiten im Hochtemperaturbereich aus. Die breite Werkstoffpalette (Oxide, Nitride, Carbide, Composite) eroeffnet ein weiteres Potential spezifischer Eigenschaften wie z.B. hohe oder niedrige Waermeleitfaehigeit, Isolationseigenschaften und elektrische Leitfaehigkeit, tribologische Eigenschaften usw. Diese Eigenschaften werden in einer Vielzahl von An wendungen im Maschinen- und Apparatebau, in der Energietechnik, im Turbinen- und Motorenbau, in der Textilindustrie, in der chemischen Verfahrenstechnik u.a. genutzt. Bauteile aus technischen keramischen Werkstoffen werden ausgehend von Pulvern nach einer Pulvertechnologie hergestellt. Die Pulvertechnologie schliesst die Formgebung von Pulvern zu einem Gruenkoerper und deren anschliessende Waermebehandlung (Entbindern, Sintern) ein. Je nach dem, welche Anforder u ngen an die Werkstoffeigenschaften des Bauteils und damit an die Pulverqualitaet (Feinheit, Dotierung mit Additiven usw.) gestellt werden, sind zusaetzliche technologische Schritte, wie z.B. eine Mischmahlung notwendig. Das Spritzgiessverfahren eroeffnet breite Anwendungsmoeglichkeiten fuer die endformnahe Fertigung technischer keramischer Bauteile in grossen Stueckzahlen. Um das gesamte verfahrenstechnische Potential nutzbar zu machen, muessen die Besonderheiten bei der Auswahl der keramischen Ausgangspulver und die komplexen Eigenschaften der Pulver-Bindermischungen in den einzelnen Verfahrensschritten (Aufbereitung, Plastifizierung, Spritzgiessen, Entbindern und Sintern) beruecksichtigt werden.

In der Zusammenarbeit zwischen Arbeitnehmern und Spritzgießern liegt die Verantwortung bei der Produktentwicklung immer mehr in den Händen des Spritzgießbetriebes. Um konkurrenzfähig zu bleiben, ist daher eine möglichst fehlerfreie Produktion bei gleichzeitig sinkenden Kosten wichtiger denn je. Wir wollen Ihnen an dieser Stelle ein neues auf neuronalen Netzen basierendes Qualitätsüberwachungssystem vorstellen, mit dem eine fehlerlose Produktion möglicherweise bald in greifbare Nähe rückt.

eingereicht von: Bianca Gubi Zusammenfassungen in deutscher und englischer Sprache Masterarbeit Universität Linz 2015