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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung, dem Aufbau und der Charakterisierung von piezoresistiven Sensoren zur direkten Einbettung in Bauteilen aus Aluminium während des Gussprozesses. Ziel ist die Entwicklung eines piezoresistiven Sensors auf einem Substrat aus Aluminium. Der Sensor soll zwischen Temperatur und Dehnung unterscheiden. Zunächst wurden reine Dickschichtsensoren auf Substraten aus Aluminium hergestellt und untersucht. Die Sensoren sind im Versuch in der Lage, das Versagen der Gussmatrix frühzeitig zu messen. Die Widerstände und Temperaturkoeffizienten der eingebetteten Dickschichtsensoren sind jedoch nicht reproduzierbar und weisen eine große Streuung auf. Aus den Ergebnissen der untersuchten Dickschichtsensoren im Druck- und Kokillenguss wurde abgeleitet, dass ein höherschmelzendes Sensorelement für die Sensoren benötigt wird. Die hierfür entwickelte Technologiekombination aus Dünn- und Dickschicht vereint die robusten thermo-mechanisch stabilen Dickschichten mit den reproduzierbaren hochtemperaturfesten Dünnschichten für das piezoresistive Sensorelement. Dazu wurden die bereits etablierten Prozesse für die Isolation und Leiterbahn des Sensors aus Dickschicht als Basis für einen Sensor genutzt. Anschließend wurde auf der Dickschicht-Basis aus Isolation und Leiterbahn auf einem Substrat aus Aluminium ein Lift-off-Verfahren zur Strukturierung von PVD-Metallisierungen entwickelt. Die Dünnschicht wird abschließend durch eine weitere Dickschicht-Isolation vor der Schmelze geschützt. Mit der entwickelten Technologiekombination weisen Sensoren im Anschluss an den Gussprozess eine geringe Streuung auf und sind reproduzierbar. Um eine Trennung zwischen Temperatur und Dehnung zu erreichen, wurde das Konzept eines 2 Metall Sensors genutzt. Mit zwei Sensorelementen aus unterschiedlichen Materialien in unmittelbarer Nähe zueinander, können Dehnung und Temperatur aus den Widerständen errechnet werden. Hierzu wurde Gold als weiteres Element neben dem erprobten Platin verwendet; beide mit einer Haftschicht aus Titan. Die Sensoren sind vor der Einbettung in der Lage Temperatur und Dehnung zu trennen. Eine Einbettung dieser Sensoren erfolgte nicht mehr, da die Druckgussmaschine nicht zur Verfügung stand. In Zusammenarbeit mit der Forschergruppe um Eric McDonald wurden piezoresistive Dickschichtsensoren auf Substraten aus Stahl hergestellt und im Verfahren des Laserauftragsschweißens in Stahl eingebettet. Sowohl das Bauteil in Form einer Zugprobe als auch das Substrat sind dabei im Laserauftragsschweißen generiert worden. Mit den eingebetteten Sensoren kann Dehnung gemessen werden.

Dünne Naturfasern besitzen herausragende Eigenschaften und kommen im täglichen Leben in vielfältiger Weise vor. Dementsprechend groß ist das Interesse, die mechanischen Fasereigenschaften zu charakterisieren. Diese Arbeit stellt eine einfache und kostengünstige Methode vor, um Zugversuche an Einzelfasern durchzuführen. Aufgrund der geringen Querschnitte kommen für Fasern nur berührungslose Dehnungsmessmethoden in Betracht. Die Zugprüfmaschine wird auf Basis des Lorentzkraftprinzips mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor realisiert. Dadurch weist sie einen großen Dynamikbereich und hohe Genauigkeit auf. Für die notwendige Motorkalibrierung im Millinewtonbereich wird eine Methode auf Basis einer Präzisionslaborwaage vorgestellt. Versuche zeigen, dass das verwendete Wirkprinzip sehr vielversprechend ist, für die Praxis allerdings speziell abgestimmte Geräte benötigt werden, um Messungen mit entsprechender Genauigkeit durchzuführen. Die berührungslose Dehnungsmessung erfolgt mit Laser Speckles. Dies sind stochastische Interferenzmuster, die bei Beleuchtung mit ausreichend kohärentem Licht auf einer genügend rauen Oberfläche entstehen. Oberflächenbewegungen bzw. -verformungen führen zu Veränderungen des Specklemusters. Durch Verfolgung dieser Veränderungen lassen sich Bewegung bzw. Verformung quantitativ bestimmen. Ein Schätzer für die Verschiebung auf Basis des Kreuzleistungsdichtespektrums erlaubt es, diese genauer als ein Pixelpitch der verwendeten Kamera zu schätzen. Die Dehnung kann dadurch sehr präzise von der Verschiebung abgeleitet werden. Auch hier wird gezeigt, dass spezielle Geräte, aber auch eingehende wellenoptische und signaltheoretische Betrachtungen für präzise Messungen unerlässlich sind. Thin natural fibres are very versatile components with outstanding mechanical properties. Therefore, it is of great interest to obtain their mechanical characteristics. This thesis proposes a simple and cost-efficient method for single fibre tensile testing. Due to the small cross section of natural fibres, only contactless strain measurements are possible. The tensile testing device based on the Lorentz force principle is realized with a brushless DC motor drive. This enables a high dynamic range with superior accuracy. For the necessary calibration in the millinewton range, a method based on a precision balance is shown. Experiments confirm that this working principle is very promising, although special equipment is needed for high accuracy measurements. This work uses laser speckles for contactless strain evaluation. Speckles are random interference patterns that occur on rough surfaces when illuminated by sufficiently coherent light. Surface movement or deformation leads to changes in the speckle pattern. By tracking these changes, the movement or deformation can be estimated quantitatively. It is shown that this application is also in need for special equipment and in-depth consideration of wave-optics and signal theory are indispensable for high precision measurements. eingereicht von Ricardo Gridling Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit Universität Linz 2022

Many recent investigations in the context of graphene nanoplatelets (GNPs) coatings report surface strain measurements by using piezoresistive sensing capabilities. An often underestimated problem is that the strain field is unknown and the principal strain components as well as their orientations must be determined. Herein, GNP films subjected to multiaxial strain are examined. Experimental results show that although the sensitivity to longitudinal strain is the highest, the ratio between transverse and longitudinal sensitivity exceeds 0.5. The sensitivity to shear strain is much lower. A model assisted study of a random network provides additional guidelines for the different electromechanical sensitivities. In practice, the GNP film is usually subjected to different strains simultaneously so that the multiaxial strain measurement becomes difficult. Therefore, two novel approaches for sensing plane strain components with circular GNP films are developed and successfully verified in experiments. The numerical approach is called strain-differential electrical impedance tomography (SD-EIT), where the proposed piezoresistive model elementwise in a finite element model is implemented and the strain components of a strain rosette are reconstructed. Moreover, an analytical approach is derived from SD-EIT and exhibits further the opportunity to detect anomalies within the piezoresistive sensing behavior of GNP films.

Die verteilte faseroptische Sensorik (VFOS) auf Basis von Rayleighstreuung stellt ein besonderes und vielversprechendes Verfahren zur Dehnungsmessung im Betonbau und im Structural Health Monitoring (SHM) dar. Neben einer hohen Ortsauflösung und Messempfindlichkeit kann sie geringste Dehnungsänderungen an jedem Punkt der Messfaser erfassen. Für einen zuverlässigen Einsatz fehlen aktuell Material- und Handlungsempfehlungen; in der Literatur finden sich widersprüchliche Aussagen zu den Dehnungsübertragungsverlusten zwischen Substrat und Messfaser. Diesbezüglich beschäftigt sich die vorliegende Arbeit mit der Validierung des Messverfahrens für Szenarien im Betonbau. Neben der Applikation auf Stahl- und Betonoberflächen wurde die Integration in der Matrix untersucht. Im Zuge dessen sollten die Dehnungsübertragungsverluste verschiedener Fasercoatings bzw. Fasercoating-Klebstoff-Kombinationen überprüft werden. Darüber hinaus wurde ein Auswerteverfahren mithilfe der Programmiersprache Python entwickelt, das eine automatisierte Datenaufbereitung und Substituierung der Messabweichungen der enormen Datenmengen ermöglicht. Im Zuge der Validierung auf der Stahloberfläche wurden die Dehnungswerte der verschiedenen Coating-Klebstoff-Kombinationen an Präzisionsflachstählen im 4-Punkt-Biegeversuch mit einer photogrammetrischen Dehnungsmessung verglichen. Im Rahmen der Validierung auf der Betonoberfläche kamen Betondruckzylinder zum Einsatz, an denen zusätzlich zu den Coating-Klebstoff-Kombinationen der Einfluss einer Grundierung untersucht wurde. Induktive Wegaufnehmer dienten im Verlauf der Druckversuche als Vergleichsmesstechnik. Die Validierung verschiedener Coatingmaterialien in der Matrix fand anhand von Schwindversuchen an Betonprismen statt; als Vergleichsmessmethode dienten digitale Messuhren. Zur Bewertung der aus den Validierungsversuchen abgeleiteten Material- und Handlungsempfehlungen wurden Bauteilversuche an Betonbalken durchgeführt. Die Auswertung der Validierungsversuche zeigte, dass vor allem mit einem Ormocer-Coating gute Ergebnisse hinsichtlich der Dehnungsübertragung erzielt werden konnten. Im Falle einer Applikation empfiehlt sich die Verwendung eines Cyanacrylatklebstoffs -- besonders der M-Bond 200 überzeugte durch geringe Dehnungsverluste. Betonoberflächen sollten vorher geschliffen und mit Epoxidharz grundiert werden. Im Falle einer Integration in die Betonmatrix zeigten auch die Ormocer-Fasern minimale Unterschiede zur Vergleichsmessung. Die Ergebnisse der Bauteilversuche verifizieren die Handlungs- und Materialempfehlungen: Die Dehnungswerte der Fasern decken sich mit denen der analytischen Bemessung der Betonbalken. Lediglich an den Lasteinleitungsstellen konnten Oszillationen des Dehnungsverlaufs durch Gefügestörungen festgestellt werden. Forschungsbedarf besteht v.a. hinsichtlich der Validierung weiterer Komponenten (Klebstoff, Coating, Grundierungsmittel) und deren Langzeitstabilität, insbesondere bei chemischen und dynamischen Beanspruchungen. Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Überblick über verschiedene Materialien geschaffen werden, jedoch ist das Repertoire an verfügbaren Komponenten immens, gerade bei den Klebstoffen. Bei der Validierung auf der Betonoberfläche und in der Matrix kam eine Feinkornbetonmischung zum Einsatz. Diesbezüglich sollten in weiteren Forschungen unterschiedliche Matrices und Korngrößen Untersuchungsgegenstand sein. Distributed fiber optic sensor (DFOS) technology based on Rayleigh scattering is a unique and promising method for strain measurement in concrete structures as well as structural health monitoring (SHM). It can detect the smallest strain changes at any point in the measuring fiber with a high spatial resolution and sensitivity. Currently, there exist no material and handling recommendations for a reliable application, and the literature contains contradictory statements on strain transfer losses between substrate and fiber. The present study deals with the validation of this measuring method for scenarios in concrete structures. Besides applications on steel and concrete surfaces, the integration in a concrete matrix was investigated. The validation yields results for strain transfer losses for different fiber coatings or fiber coating/adhesive combinations. Furthermore, the development of an evaluation method using the computer language Python provides automated data preparation and measurement error substitution of the enormous data volumes. For the validation on steel surfaces, the strain values of different coating-adhesive combinations on precision flat steels were compared in a 4-point bending test with a photogrammetric strain measurement. For the validation on concrete surfaces, concrete pressure cylinders were used to investigate the influence of a primer and different coating-adhesive combinations. Inductive displacement transducers served as a comparative measuring technique during the compression tests. Shrinkage tests allowed the validation of different coating materials in a matrix on concrete prisms. Digital dial gauges were used as a comparative measuring method. For evaluation purposes, the material and handling recommendations derived from the validation were tested on concrete beams. The results of the validation tests indicate good results regarding strain transfer with an Ormocer coating. For application as tested , the use of a cyanoacrylate adhesive is recommended -- especially M-Bond 200 was convincing due to its low strain losses. Concrete surfaces should be sanded and primed with epoxy resin. If integrated into a concrete matrix, the Ormocer fibers also showed minor differences from the comparative measurement. The results of the evaluation tests verify the handling and material recommendations: the strain values of the fibers correspond to the values obtained in concrete-beam analysis. Oscillations of the strain profile due to microstructural disturbances could only be detected at the load application points. Further research regarding the validation of additional components (adhesives, coating, primer) and their long-term stability, especially chemical and dynamic loads, is necessary. This study provides an overview of different coating and adhesives. However, the repertoire of available components is immense - especially for adhesives. During the validation on concrete surfaces and in matrix, a fine-grained concrete mixture was used. In this respect, different matrices and grain sizes should be the subject of further research.

Among various nanofillers, carbon nanotubes (CNTs) have attracted a significant attention due to their excellent physical properties. Incorporation of a very low amount of CNTs in polymer matrices enhances mechanical, thermal and optical properties of conductive polymer nanocomposites (CPNs) tremendously. For mechanical sensors, the piezoresistive property of CNTs/polymer nanocomposites exhibits a great potential for the realization of stable, sensitive, tunable and cost-effective strain sensors. Achieving homogeneous CNTs dispersion within the polymer matrices, understanding their complex piezoresistivity and conduction mechanisms, as well as the response of the nanocomposites under humidity and temperature effects, is highly required for the realization of piezoresistive CNTs/polymer based nanocomposites. This research primarily aims to synthesize and characterize CNTs/polymer based strain sensitive nanocomposites, which are cost-effective, applicable on both rigid and flexible substrates and require a non-complex fabrication process. A comprehensive understanding of the complex conduction and piezoresistive mechanisms of CNTs/polymer nanocomposites and their responses under humidity and temperature effects is another purpose of this thesis. For this purpose, synthesis and complex electromechanical characterization of multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs)/epoxy nanocomposites are realized. In order to realize strain sensors for the strain range up to 1 % the use of epoxy is focused due to its good adhesion, dimensional stability, and good mechanical properties. The nanocomposites with up to 1 wt.% MWCNTs are synthesized by a non-complex direct mixing method and the final nanocomposites are deposited on flexible Kapton and rigid FR4 substrates and their corresponding morphological, electrical, electromechanical, as well as the response of the nanocomposite under humidity and temperature influences, are examined. The deformation over the sensor area is tested by digital image correlation (DIC) under quasi-static uniaxial tension. Quantitative piezoresistive characterization is performed by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) over a wide range of frequencies. Further, dispersion quality of MWCNTs in the epoxy polymer matrix is monitored by scanning electron microscopy (SEM). Additionally, in order to tailor the piezoresistivity of the strain sensor, an R-C equivalent circuit is derived based on the impedance responses and the corresponding parameters are extracted from the applied strain. Obtained SEM images confirm that MWCNTs/epoxy nanocomposites with different MWCNTs concentrations have a good homogeneity and dispersion. Atomic force microscopy (AFM) analysis show that the samples have relatively good surface topography and fairly homogeneous CNTs networks. Higher sensitivity is achieved in particular at the concentrations close to the percolation threshold. A non-linear piezoresistive behavior is observed at low MWCNTs concentrations due to the dominance of tunneling effect. The strain sensitive nanocomposites deposited on FR4 substrates present high-performance strain sensing properties, including high sensitivity, good stability, and durability after cyclic loading and unloading. In addition, MWCNTs/epoxy nanocomposites show quite a small creep, low hysteresis under cyclic tensile and compressive loadings and fast response and recovery times. Nanocomposites provide an opportunity to measure 2-D strain in one position including amplitude and direction for complex configuration of structures in real-time systems or products. In contrast to present solutions for multi-directional strain sensing, MWCNTs/epoxy based nanocomposites give promising results in terms of durability, easy-processability, and tunable piezoresistivity. Unlike commercially-available approaches for crack/damage identification, MWCNTs/epoxy nanocomposites are capable of detecting the applied crack directly over a certain area. From the humidity influence, it has been found that resistance of nanocomposites increases with the increase of humidity exposure due to swelling of the polymer. Temperature investigations show that MWCNTs/epoxy nanocomposites give negative temperature coefficient (NTC) response due to thermal activation of charge carriers and the temperature sensitivity increases with the increase of filler concentration. The proposed approach can be further developed by combining differently fabricated sensors for realizing a compact structural health monitoring system or multi-functional sensor, where pressure, strain, temperature, and humidity can be monitored simultaneously. Unter den verschiedenen Nanofillern haben CNTs aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen Eigenschaften eine bedeutende Aufmerksamkeit erregt. Die Einarbeitung einer sehr geringen Menge an CNTs in Polymermatrizen verbessert die mechanischen, thermischen und optischen Eigenschaften von CPNs enorm. Für mechanische Sensoren bietet die piezoresistive Eigenschaft von CNTs/Polymer-Nanokompositen ein großes Potenzial zur Realisierung stabiler, empfindlicher, abstimmbarer und kostengünstiger Dehnungssensoren. Die Erzielung einer homogenen CNT-Dispersion innerhalb der Polymermatrizen, das Verständnis ihrer komplexen Piezoresistivitäts- und Leitungsmechanismen sowie die Reaktion der Nanokomposite unter Feuchte- und Temperatureinflüssen ist für die Realisierung piezoresistiver CNTs/Polymer-basierter Nanokomposite unerlässlich. Diese Arbeit zielt darauf ab, CNTs/polymerbasierte dehnungsempfindliche Nanokomposite herzustellen und zu charakterisieren. Diese Nanokompositen sollen kostengünstig, sowohl auf starren als auch auf flexiblen Substraten anwendbar sein und ein nicht komplexes Herstellungsverfahren erfordern. Ein umfassendes Verständnis der komplexen leitungs- und piezoresistive Mechanismen von CNTs/ Polymer-Nanokompositen und deren Reaktionen unter Feuchtigkeits- und Temperatureinflüssen ist ein weiteres Ziel dieser Arbeit. Zu diesem Zweck werden Synthese und komplexe elektromechanische Charakterisierung von MWCNTs/epoxy nanocomposites realisiert. Um Dehnungssensoren für den Dehnungsbereich bis zu 1 % realisieren zu können, wird der Einsatz von Epoxy aufgrund seiner guten Haftung, Dimensionsstabilität und guten mechanischen Eigenschaften fokussiert. Zufällig verteilte MWCNTs mit bis zu 1 wt.% MWCNTs-Konzentration ist durch ein direktes Mischen synthetisiert und die Nanokomposite werden auf flexiblen Kapton und starren FR4 Substraten durch Siebdruck appliziert und anschließend deren morphologische, elektrische, elektromechanische sowie die Reaktion des Nanocomposits unter Feuchtigkeits- und Temperatureinflüssen untersucht. Die Verformung über den Sensorbereich wird duch die Digital Image Correlation (DIC) Methode unter quasi-statischer uniaxialer Spannung getestet. Die quantitative piezoresistive Charakterisierung wird mit elektrische Impedanzspektroskopie (EIS) in einem breitem Frquenzspektrum durchgeführt. Ferner wird die Dispersionsqualität von MWCNTs in der Epoxidepolymermatrix durch Scanning Electron Microscopy (SEM) überprüft. Zusätzlich ist, um die Piezoresistivität des Dehnungssensors abzustimmen, eine RC-Äquivalenzschaltung auf der Grundlage der Impedanzantworten abgeleitet und die entsprechenden Parameter unter Belastung extrahiert. Erhaltene SEM-Bilder bestätigen, dass MWCNTs/Epoxide-Nanokomposite mit unterschiedlichen MWCNTs-Konzentrationen eine gute Homogenität und Dispersion aufweisen. Die atomic force microscopy (AFM) Untersuchung zeigt, dass die Proben relativ gute Oberflächentopographie und ziemlich homogene CNT-Netzwerke aufweisen. Eine höhere Empfindlichkeit wird insbesondere bei den Konzentrationen nahe der Perkolationsschwelle erreicht. Eine nichtlineare Piezoresistivität wird bei niedrigen MWCNTs Konzentrationen aufgrund der Dominanz des Tunnelwirkungseffekts beobachtet. Die auf FR4-Substraten applizierten dehnungsempfindlichen Nanokomposite weisen ausgezeichnete Dehnungsmessungseigenschaften einschließlich hohe Empfindlichkeit, gute Stabilität und Haltbarkeit nach zyklischer Be- und Entlastung auf. Darüber hinaus zeigen MWCNTs/Epoxide-Nanokomposite ein geringes Kriechen, eine kleine Hysterese unter zyklischen Zug- und Druckbelastungen, sowie schnelle Reaktionsund Wiederherstellungszeiten. Nanokomposite bieten die Möglichkeit, 2-D-Dehnungen in einer Position einschließlich Amplitude und Richtung innerhalb einer Materialstruktur in Echtzeitsystemen oder Produkten zu messen. Im Gegensatz zu aktuellen Lösungen für die multi-direktionale Dehnungsmessung, bieten die MWCNTs/Epoxide-Nanokomposite vielversprechende Ergebnisse in Bezug auf Langlebigkeit, leichte Verarbeitung und einstellbare Piezoresistivität. Im Unterschied zu kommerziell verfügbaren Ansätzen wird festgestellt, dassMWCNTs/Epoxide-Nanokomposite zur Riss-/Schadenserkennung in der Lage sind, den angelegten Riss direkt über einen bestimmten Bereich zu detektieren. Aus dem Einfluss der Feuchtigkeit hat sich herausgestellt, dass die Resistenz von Nanokompositen mit zunehmender Feuchtigkeitsbelastung durch Quellung des Polymers zunimmt. Temperaturuntersuchungen zeigen, dass MWCNTs/Epoxide-Nanokomposite aufgrund der thermischen Aktivierung von Ladungsträgern auf Temperatureinflüsse reagieren und die Temperaturempfindlichkeit mit der Erhöhung der Füllstoffkonzentration zunimmt. Der vorgeschlagene Ansatz kann durch die Kombination unterschiedlich hergestellte Sensoren zur Realisierung eines kompakten zur Überwachung des Zustands von Strukturen oder von multifunktionalen Sensoren weiterentwickelt werden, bei denen gleichzeitig Druck, Dehnung, Temperatur und Feuchtigkeit überwacht werden können.

To improve the efficiency of stationary gas turbines and air craft jet engines, it is crucial to increase the maximum temperature capabilities of single crystalline superalloys by appropriate alloy design and microstructure tuning. The mechanical properties of superalloys are largely influenced by the physical constitution of the microstructure. To develop a better understanding of fundamental aspects of creep deformation, like the stress states, defect structures and other degradation processes, it is necessary to employ scale-bridging characterization. In the present work, Ni- and Co-based superalloys are investigated by a series of advanced transmission electron microscopy techniques and by the application of specifically developed characterization methods to identify dominating processes on atomic scale and hence to make a direct correlation to the macroscopic creep behavior. For instance, the misfit between γ and γ’ in the initial microstructure is of great importance, since it strongly influences the rafting process and the interfacial dislocation network. To address the stress state, on the one hand misfit measurements in undeformed samples are conducted and are directly compared to finite-element simulations. On the other hand, deformed samples are investigated to assess the influence of an initial rafting process and the formation of an interface dislocation network. For this, characterization methods are used which are based on the evaluation of atomically resolved images and on electron diffraction. Moreover, the temperature dependency of the misfit and of the microstructure stability is specifically investigated for different Co-base alloys in in situ heating experiments. The characterization of defect structures in Ni-base superalloys after creep deformation builds the second pillar of this work. Specific cutting processes of superdislocations are studied to elucidate which atomic processes take place. A series of and superdislocations are studied by means of high resolution imaging and planes associated with anti-phase boundaries and complex stacking faults are identified. For this, a preparation technique is developed which allows a scalebridging characterization and has been applied to two superdislocations. The investigations show that all superdislocations need a significant amount of point defect diffusion to be able to cut through the γ’ phase. Furthermore, for creep deformation the constitution of the γ-γ’ interface plays an important role. The structural and chemical transition is therefore investigated with the help of the preparation method which is also employed for the scale-bridging characterization of superdislocations. Besides superdislocations, also a series of interface dislocations is studied which often occur in combination with interface grooves. This phenomenon is addressed on an atomic scale through high resolution imaging and discussed in terms of the influence of the core structure of the interface dislocations on the origin of groove formation. The last pillar of the present work is based on investigations of brittle phases which nucleate after iso-thermal annealing and make the superalloys prone to cracking. It is well-established that the addition of Ru prolongs the incubation time of phase precipitation. An effort is made to clarify the origin of the Ru effect by structural and chemical analysis. However, systematic studies of the interface characteristics do not reveal significant changes in samples with and without Ru. Um die Effizienz von stationären Gasturbinen und Flugzeugtriebwerken zu verbessern, ist es entscheidend, die maximale Einsatztemperatur von einkristallinen Superlegierungen durch geeignete Legierungs- und Mikrostrukturentwicklung zu verbessern. Die mechanischen Eigenschaften werden dabei maßgeblich durch die physikalische Beschaffenheit der Mikrostruktur beeinflusst. Um fundamentale Aspekte der Kriechverformung, wie den Spannungszustand, Defektstrukturen und andere Degradationsprozesse besser zu verstehen, ist es daher unerlässlich eine skalenübergreifende Charakterisierung durchzuführen. In der vorliegenden Arbeit werden Ni- und Co-basierte Superlegierungen durch fortgeschrittene Transmissionselektronenmikroskopie und durch die Anwendung von speziell entwickelten Charakterisierungsmethoden untersucht, um auf atomarer Skala ablaufende Prozesse zu identifizieren und dadurch auf das makroskopische Kriechverhalten schließen zu können. So ist zum Bespiel die Gitterfehlpassung zwischen γ und γ’ im Ausgangszustand von entscheidender Bedeutung, da dadurch die Floßbilung und das Grenzflächenversetzungsnetzwerk stark beeinflusst werden. Um den Spannungszustand zu adressieren, werden zum einen Gitterfehlpassungsmessungen in unverformten Proben durchgeführt und direkt mit Finite-Elemente-Simulationen verglichen, zum anderen werden verformte Proben untersucht, um den Einfluss einer anfänglichen Floßbildung und der Ausbildung eines Versetzungsnetzwerks abzuschätzen. Hierfür werden Untersuchungsmethoden genutzt, die sowohl auf der Auswertung atomar aufgelöster Abbildungen, als auch auf Elektronenbeugung basieren. Darüber hinaus wird gezielt die Auswirkung der Temperatur auf die Gitterfehlpassung und die Mikrostrukturstabilität für unterschiedlichen Co-Legierungen in in situ Heizexperimenten untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit basiert auf der Analyse von Defektstrukturen, die während der Kriechverformung entstehen. Dafür werden gezielt Schneidprozesse von Superversetzungen untersucht, um aufzuklären, welche atomaren Prozesse dabei ablaufen. Eine Reihe von und Versetzungen werden mittels hochauflösender Abbildung charakterisiert und zugehörige Ebenen von Antiphasengrenzen und komplexen Stapelfehlern werden identifiziert. Hierzu wird eine Präparationsmethode, die deren skalenübergreifende Analyse erlaubt, entwickelt und auf Superversetzungen angewandt. Die Untersuchungen zeigen, dass alle Superversetzungen nur mit Hilfe von Diffusionsprozessen die γ’ Phase schneiden können. Für die Kriechverformung spielt darüber hinaus die Beschaffenheit der γ-γ’ Grenzfläche eine entscheidende Rolle. Daher wird mittels der Präparationsmethode, die ebenfalls für die skalenübergreifende Charakterisierung von Superversetzungen angewandt wird, der strukturelle und chemische Übergang von der γ Phase in die γ’ Phase analysiert. Neben Superversetzungen wird eine Reihe von Grenzflächenversetzungen untersucht, die in Verbindung mit Grenzflächenausbuchtungen auftreten. Dieses Phänomen wird mittels hochauflösender Mikroskopie auf atomarer Skala adressiert und bezüglich des Einflusses der Kernstruktur der Grenzflächenversetzungen auf die Entstehung der Ausbuchtungen diskutiert. Die letzte Säule der vorliegenden Arbeit bildet die Analyse von Sprödphasen, die nach isothermer Auslagerung entstehen und Superlegierungen anfällig für Rissentstehung machen. Es ist belegt, dass Ru die Ausscheidung dieser Phasen verzögert. Um den Ru-Effekt aufzuklären, werden Strukturuntersuchungen und chemische Analysen durchgeführt. Eine systematische Auswertung der Grenzflächencharakteristika zeigt jedoch keinen signifikanten Unterschied zwischen Legierungen mit und ohne Ru.

eingereicht von Markus Schaberger, BSc Kurzfassungen in deutscher und englischer Sprache Universität Linz, Univ., Masterarbeit, 2016

The excellent electrical and mechanical properties of carbon nanotubes (CNTs) provide interesting opportunities to realize new types of strain gauges. However, there are still challenges for the further development of CNT film strain gauges, for instance the lack of design rules, the homogeneity, stability and reproducibility of CNT films. This thesis aims to address these issues from two sides: simulation and experiment. Monte Carlo simulations show that both the sheet resistance and gauge factor of CNT films are determined essentially by the two-dimensional exclude area of CNTs. It was shown, for the first time, that the variation of the CNT film gauge factor follows the percolation scaling law. The sheet resistance and gauge factor both have a power-law divergence when approaching the percolation threshold. The standard deviation of film resistances, however, also increases correspondingly. These findings of simulations provide a general guide to the tailoring of material property of CNT films in strain sensing applications: a compromise should be made between the reproducibility, conductivity and sensitivity of CNT films depending on application purposes. From the experimental side, the processing parameters for the preparation of CNT dispersions were first investigated and optimized. The reproducibility of the film resistance is significantly improved by selecting a suitable sonication time. In strain measurements it was found that for most CNT films the film resistance responses nonlinearly to the applied strain. The dependence of the film resistance on the strain can be roughly divided into two regions with nearly linear behavior respectively. The gauge factor varies with the quality of CNTs and the depositing method. A gauge factor up to 8 was achieved in the high strain region. The nonlinear response behavior was found in simulations when the CNT waviness is properly taken into account. To achieve a high gauge factor and simultaneously retain the high conductivity and reproducibility, good-quality MWCNTs were integrated in polyethylene oxide (PEO). A high gauge factor up to 10 was achieved for the composite film with CNT weight fraction of 2.5%. The resistance and gauge factor can be tuned by changing the MWCNT weight fraction with respect to PEO. A careful comparison of simulation and experiment results show that a good qualitative agreement can be achieved between them in many respects.

Fragestellung: Nach künstlichem Hüftgelenksersatz kann es zum Impingement der Implantatkomponenten bei alltäglichen Patientenaktivitäten kommen. In der Literatur werden in diesem Zusammenhang ein Auftreten von Schubspannungen in der Knochen-Implantat-Grenzschicht und eine daraus [for full text, please go to the a.m. URL], Deutscher Kongress für Orthopädie und Unfallchirurgie (DKOU 2013)

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der präzisen Beschreibung von geschweißten einschnittigen Überlappverbindungen aus Metall / Faser-Kunststoff-Verbunden unter mechanischer Belastung. Durch Synergieeffekte von optischen und thermischen Messverfahren kann das Deformations- und Dehnungsverhalten verschiedenste Probeformen charakterisiert werden. Zunächst wird ein kurzer Überblick über die genutzten optischen und thermischen Messverfahren gegeben. Vor- und Nachteile der Verfahren werden hierbei detailliert erläutert. Nachfolgend geraten Ultraschallgeschweißte einschnittige Überlappverbindungen in den Fokus der Betrachtungen. Dabei kommen statische, dynamische und schlagartige Beanspruchungen zum Einsatz. Das Deformations- und Dehnungsverhalten wird jeweils mit einem geeigneten Messverfahren beschrieben. Vor- und Nachteile der einzelnen Messverfahren werden, für eine spätere Nutzung von Synergieeffekten, durch Messungen an demselben Probekörper deutlich herausgearbeitet. Im letzten Kapitel der Arbeit wird eine Finite Element Simulation der einschnittigen Überlappverbindungen erstellt. Es wird gezeigt, dass unter zu Hilfenahme der ortsaufgelösten Deformations- und Dehnungsmessungen die Genauigkeit der FE - Simulation deutlich verbessert werden kann. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit sind zusammenfassend dargestellt: -Kopplung von Grauwertkorrelation und Scanning Acoustic Microscopy zur Dehnungsdarstellung in optisch nicht zugänglichen Bereichen -Verbesserung der FE-Simulation durch genaueste Dehnungsmessungen -Kopplung verschiedener optischer Systeme zur Dehnungsmessung über mehrere Größenordnungen -Vergleich von Grauwertkorrelation und Elektronischer Speckle Pattern Interferenz -Erklärung des thermoelastischen Spannungssignals mittels FE-Simulation The main focus of this thesis is to get a precise description of welded single lap joints of metal and fibre reinforced plastic while mechanically deformed. This is done by using the synergy-effects of three different optical and thermal measurement systems for the characterisation of different specimen. Initially the thesis gives a brief overview of the provided thermal and optical measurement systems, including their specific errors and their limits of use. The measurements are done with plane joints of metal and reinforced plastic. Their deformation behaviour is described qualitative and quantitative. Afterwards the geometric more complex ultrasonic welded joints of AlMg3 and CF-PA66 become focus of the research. Depending on the load type, the appropriate measurement system is selected. Static, dynamic and crash loads are used to describe the complex specimen reaction. It is displayed, that the use of one measurement system is often enough for a basic understanding of the strain and stress distributions when different loads are applied. To acquire exact knowledge of the comparability of the different measurement methods the strain distribution of a single specimen was measured by all systems. Thus, the advantages and limits of the different measurement systems can be described in detail. Applying this basic knowledge all measurement systems can be used synergistically. The last chapter deals with a finite element analysis of the problem (single lap joint in tension test), which allows the comparison of all measurement methods. It is demonstrated, that the use of the measured strains can help to improve the accuracy of the finite element simulation. The main task of this dissertation is to describe the exact strain and stress distribution of the specimen in tensile test. Using all the results of the measurements and their combination, the complex welded single lap joint is described in detail. To obtain the best results, the following steps are realized: -Coupling of the digital image correlation with the scanning acoustic microscopy. There for a measurement of the strains in the not visible interface layer between metal and fibre reinforced plastic can be done. -Using the most accurate results of the strain measurements to improve the finite element simulation. -Combining the electronic speckle pattern interferometry with the digital image correlation to measure the strains in a wide range of load situations. -The subsequent comparison of digital image correlation and electronic speckle pattern interferometry. -The finite element simulation, improved by the results of the measurements, is used to explain the measured signal of the following thermoelastic stress analysis. Concluding it is necessary, to use the advantages of different measurement systems to achieve a precise understanding and exact description of the strain distributions. The combination of thermal, optical and ultrasonic measurement systems gives more precise information of the stressed areas, than only one of the measurement system with the highest accuracy.

Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt auf der präzisen Beschreibung von geschweißten einschnittigen Überlappverbindungen aus Metall / Faser-Kunststoff-Verbunden unter mechanischer Belastung. Durch Synergieeffekte von optischen und thermischen Messverfahren kann das Deformations- und Dehnungsverhalten verschiedenste Probeformen charakterisiert werden. Zunächst wird ein kurzer Überblick über die genutzten optischen und thermischen Messverfahren gegeben. Vor- und Nachteile der Verfahren werden hierbei detailliert erläutert. Nachfolgend geraten Ultraschallgeschweißte einschnittige Überlappverbindungen in den Fokus der Betrachtungen. Dabei kommen statische, dynamische und schlagartige Beanspruchungen zum Einsatz. Das Deformations- und Dehnungsverhalten wird jeweils mit einem geeigneten Messverfahren beschrieben. Vor- und Nachteile der einzelnen Messverfahren werden, für eine spätere Nutzung von Synergieeffekten, durch Messungen an demselben Probekörper deutlich herausgearbeitet. Im letzten Kapitel der Arbeit wird eine Finite Element Simulation der einschnittigen Überlappverbindungen erstellt. Es wird gezeigt, dass unter zu Hilfenahme der ortsaufgelösten Deformations- und Dehnungsmessungen die Genauigkeit der FE - Simulation deutlich verbessert werden kann. Die wichtigsten Ergebnisse dieser Arbeit sind zusammenfassend dargestellt: -Kopplung von Grauwertkorrelation und Scanning Acoustic Microscopy zur Dehnungsdarstellung in optisch nicht zugänglichen Bereichen -Verbesserung der FE-Simulation durch genaueste Dehnungsmessungen -Kopplung verschiedener optischer Systeme zur Dehnungsmessung über mehrere Größenordnungen -Vergleich von Grauwertkorrelation und Elektronischer Speckle Pattern Interferenz -Erklärung des thermoelastischen Spannungssignals mittels FE-Simulation The main focus of this thesis is to get a precise description of welded single lap joints of metal and fibre reinforced plastic while mechanically deformed. This is done by using the synergy-effects of three different optical and thermal measurement systems for the characterisation of different specimen. Initially the thesis gives a brief overview of the provided thermal and optical measurement systems, including their specific errors and their limits of use. The measurements are done with plane joints of metal and reinforced plastic. Their deformation behaviour is described qualitative and quantitative. Afterwards the geometric more complex ultrasonic welded joints of AlMg3 and CF-PA66 become focus of the research. Depending on the load type, the appropriate measurement system is selected. Static, dynamic and crash loads are used to describe the complex specimen reaction. It is displayed, that the use of one measurement system is often enough for a basic understanding of the strain and stress distributions when different loads are applied. To acquire exact knowledge of the comparability of the different measurement methods the strain distribution of a single specimen was measured by all systems. Thus, the advantages and limits of the different measurement systems can be described in detail. Applying this basic knowledge all measurement systems can be used synergistically. The last chapter deals with a finite element analysis of the problem (single lap joint in tension test), which allows the comparison of all measurement methods. It is demonstrated, that the use of the measured strains can help to improve the accuracy of the finite element simulation. The main task of this dissertation is to describe the exact strain and stress distribution of the specimen in tensile test. Using all the results of the measurements and their combination, the complex welded single lap joint is described in detail. To obtain the best results, the following steps are realized: -Coupling of the digital image correlation with the scanning acoustic microscopy. There for a measurement of the strains in the not visible interface layer between metal and fibre reinforced plastic can be done. -Using the most accurate results of the strain measurements to improve the finite element simulation. -Combining the electronic speckle pattern interferometry with the digital image correlation to measure the strains in a wide range of load situations. -The subsequent comparison of digital image correlation and electronic speckle pattern interferometry. -The finite element simulation, improved by the results of the measurements, is used to explain the measured signal of the following thermoelastic stress analysis. Concluding it is necessary, to use the advantages of different measurement systems to achieve a precise understanding and exact description of the strain distributions. The combination of thermal, optical and ultrasonic measurement systems gives more precise information of the stressed areas, than only one of the measurement system with the highest accuracy.

In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuartiges Dehnrheometer aufgebaut, mit dem die Dehnviskosität von niederviskosen Polymerfluiden unter planaren Strömungsbedingungen bestimmt werden kann (Schuberth, 2008, Rheologica Acta). Das Herzstück des Rheometers bildet ein Strömungskanal mit einer integrierten hyperbolischen Düse, in deren Zentrum eine konstante Hencky Dehnrate auf das strömende Fluid wirkt. Da die Dehnviskosität von viskoelastischen Materialien im allgemeinen von der Dehnrate und der Zeit abhängt, ist es bei konstanter Dehnrate möglich, das Zeitverhalten der Dehnviskosität zu messen und somit beide Abhängigkeiten zu separieren. Die Voraussetzungen zur Bestimmung der Dehnviskosität sind die Messungen der Dehnrate und der Dehnspannung im Zentrum des Strömungskanals. Die Dehnrate wird aus der Fluidgeschwindigkeit berechnet. Zur Bestimmung dieser wird die Laser-Dopper-Anemometrie (LDA) eingesetzt. Dieses Messsystem ist in der Lage, die Geschwindigkeiten strömender Fluide mit hoher örtlicher und zeitlicher Auflösung optisch zu erfassen. Da Polymerschmelzen und -lösungen unter dem Einfluss einer Spannung ihre optischen Eigenschaften ändern, wird die Dehnspannung aus der Doppelbrechung des strömenden Fluids berechnet. Mit der empfindlichen Messmethode der Zwei-Farben-Spannungsdoppelbrechung (FIB) wird die ortsaufgelöste Bestimmung der Doppelbrechung durchgeführt. Zunächst wurde der experimentelle Aufbau mit niedermolekularen newtonschen Polyisobutylenen auf seine Funktionalität getestet. Dazu kamen drei Materialien mit unterschiedlichen Molmassen zum Einsatz. Zunächst wurden die Scherspannungen bei unterschiedlichen Volumenraten mit dem FIB-Aufbau direkt gemessen und mit denen verglichen, welche aus den LDA-Daten und der Scherviskosität berechnet wurden. Beide Verfahren zeigten eine gute Übereinstimmung in Scherung. In einem zweiten Schritt wurden die Dehnviskositäten der Polyisobutylene mit der FIB/LDA-Messmethode bestimmt. Unter den vorliegenden planaren Strömungsbedingungen entsprach die Dehnviskosität abgesehen von statistischen Unsicherheiten dem erwarteten Wert von 4 mal der Scherviskosität. Neben den Polyisobutylenen, welche lediglich ein lineares Materialverhalten zeigen, wurden wässrige nicht-Newtonsche Polyacrylamidlösungen untersucht, da diese sowohl wissenschaftlich als auch im anwendungstechnischen Bereich interessante Möglichkeiten bieten. Im Vordergrund der Untersuchungen stand dabei die Messung des nichtlinearen Verhaltens der Dehnviskosität. Dieses nicht-lineare Verhalten macht sich bei Polyacrylamidlösungen durch eine positive Abweichung der Dehnviskosität vom linearen Materialverhalten bemerkbar. Diese Abweichung, auch Dehnverfestigung genannt, wurde in Abhängigkeit von der aufgebrachten Dehnrate, der Konzentration des Polymeren, dem Anteil und Art eines ionischen Comonomers, der Molmassenverteilung und der Anwesenheit von Natriumchlorid untersucht. Im experimentell zugänglichen Parameterbereich (c=0,5…5 g/l, edot=15…100 s-1) zeigte die Dehnverfestigung der untersuchten Polyacrylamidlösungen folgendes Verhalten: * Je höher die Dehnrate ist, desto größer ist auch die Dehnverfestigung. * Ein ausgeprägter Anstieg der Dehnverfestigung ist mit steigender Polymerkonzentration zu beobachten. * Die Steigerung der Menge des Comonomeren im Molekül (Ionogenität), hat bei kationischen Polyacrylamiden bei allen untersuchten Konzentrationen eine Erhöhung der Dehnverfestigung zur Folge. Bei anionischen Polyacrylamiden war dies nur bei nahezu konzentrierten Polymerlösungen der Fall. * Anionische Polyacrylamide sind bei sonst gleichen Versuchsparametern stärker dehnverfestigend als kationische Polyacrylamide. * Die Dehnverfestigung erhöht sich überproportional stark, falls eine hochmolekulare Komponente vorhanden ist. * Polyacrylamide mit höherer Molmasse zeigten eine höhere Dehnverfestigung. Da die verwendeten Polyacrylamide radikalisch polymerisiert sind, ist die Molmassenverteilungsbreite um so größer, je höher die mittlere Molmasse ist. Die Erhöhung der Dehnverfestigung ist also auf eine breitere Molmassenverteilung zurückzuführen. Während des linearen Materialverhaltens in Dehnung wurde mit den Messungen der Dehneigenschaften auch der spannungsoptische Koeffizient, d. h. die Proportionalität zwischen Dehnspannung und Doppelbrechung bestimmt. Der spannungsoptische Koeffizient zeigte folgendes Verhalten: * Unabhängigkeit von der Dehnrate und der Molmasse. * Die im spannungsoptischen Koeffizienten enthaltene Formdoppelbrechung fällt annähernd exponentiell mit steigender Konzentration ab. * Der spannungsoptische Koeffizient steigt bei anionischen Polyacrylamiden mit steigender Ionogenität an, während er für kationische Polyacrylamide mit wachsender Ionogenität absinkt. * Die Zugabe von NaCl zu anionischen und kationischen Polyacrylamidlösungen erhöht den spannungsoptischen Koeffizienten. In the presented work, a new elongational rheometer was built up, with which the extensional viscosity of low-viscous polymer fluids can be determined under planar flow conditions (Schuberth, 2008, Rheologica Acta). The main part of the rheometer is a flow channel with an integrated hyperbolic die, in whose center a constant Hencky extension rate affects the flowing fluid. Since the extensional viscosity of viscoelastic materials generally depends on the extension rate und the time, the separation of both dependences is now possible with a constant extension rate. The time dependence of the extensional viscosity can be measured. The conditions for the calculation of the extensional viscosity are the measurement of the extension rate und the first normal stress difference at the center of the flow channel. The extension rate was computed from the fluid velocity. A laser-Doppler velocimetry system (LDV) was used to determine these velocities. This measuring system is able to measure the velocities of flowing fluids with high local und temporal resolution in an optical way. Since polymer melts und solutions modify their optical characteristics under the influence of stresses, the extension stress was computed from the birefringence of the flowing material. The determination of the birefringence was accomplished with a sensitive measuring method, the “two color flow induced birefringence system” (FIB), with a good spatial resolution. First the experimental setup was tested on its functionality with low-molecular Newtonian polyiso¬butylenes. In addition three materials with different molar masses were used. Shear- und extension stresses were measured directly at different volume rates with the FIB setup und compared with those, which were computed from the LDV data und the shear viscosity. Since both measuring methods showed a good agreement for the Newton's materials, in a second step the elongational viscosities of the polyisobutylenes were determined with the FIB/LDA method. Under planar flow conditions und apart from statistic uncertainties, the extensional viscosity corresponded to the expected value of 4 times the shear viscosity. Besides the polyisobutylenes, which show only a linear material behavior, aqueous non Newtonian polyacrylamide solutions (PAA) were examined, because they offer interesting possibilities both scientifically und for application technology. The main interest of the investigations were focused on the nonlinear behavior of the extensional viscosity. For PAA this nonlinear behavior is a positive deviation of the extension viscosity from the linear material behavior. This deviation is also called elongational strain hardening. Different dependencies were examined: the applied extension rate, the concentration of the polymer, the fraction und type of a ionic copolymer, the molar mass distribution und the presence of sodium chloride. In the following these influences are presented only qualitatively in order to keep the summary short. More detailed results can be found in the individual chapters. In the experimentally accessible parameter range (c=0,5…5 g/l, edot=15…100 s-1) the elongational strain hardening of the examined PAA solutions showed the following behavior: * The higher the elongational rate the more pronounced the strain hardening. * The extension strain hardening showed a pronounced rise with the polymer concentration. * The increase of the comonomer fraction increases the strain hardening for cationic PAA for all examined concentrations. For anionic PAA this was only the case with almost concentrated polymer solutions. * The elongational strain hardening is more pronounced with anionic PAA than cationic PAA. * The elongational strain hardening increases more than proportional, if a high-molecular component is present. * With the increase of the molar mass an increase of the strain hardening was determined. Since the PAA is polymerized with a reaction procedure using radicals, the width of the molar mass distribution increases with increasing the molar mass average. The increase of the elongational strain hardening is due to the broader molar mass distribution. During the measurements of the linear material behavior in elongation the optical properties of the PAA solutions became accessible. These were measured by the determination of the stress optical coefficient C, which is the proportionality factor between extension stress und birefringence. The stress optical coefficient showed the following behavior: * C was determined to be independent of the extension rate und molar mass. * C includes form birefringence. C drops approximately exponential with increasing concentration. * C for anionic PAA increases with a rising copolymer fraction, while it drops with rising polymer fraction for cationic PAA. This effect is smaller, if the concentration gets larger. * Adding NaCl to a PAA solution will increase C.

While the integration of semiconductor circuits continues to rise on a fairly high level, the same is not the case regarding package integration. One means of enhancing package integration is using foldable chips. The main requirement for using foldable chips is to manufacture fracture resistent chips without disrupting the functionality of the devices on it. Through the combination of thin chips and flexible polymer substrates, it is possibe to manufacture sensor skins with a high component density which can be applied to three dimensional surfaces. In this dissertation, thin CMOS chips are investigated regarding the fracture toughness as well as the sensitivity of MOSFET inversion channels. The results of the investigations were used for the realization of a MOSFET sensor skin. First, a test chip and a chip for strain sensing were designed under the consideration of existing piezoresistive knowledge. The test chips were subjected to bending experiments in order to extract the piezoresistive coefficients of the inversion channels. Next, the test chips were thinned down to 65 µm and examined concerning their fracture stresses. By careful thinning techniques, tensile stresses exceeding 350 Mpa have been achieved for the first time. Bending experiments with the thinned chips have shown obviously that there is no influence of the thinning on the piezoresistive coefficients. The chips for strain sensing on a sensor skin were thinned down to 10 µm. After the thinning, a reduction of the drain current up to 5% was observed. The chips were mounted on a foldable carrier substrate and connected to the leads. After the attachement on the substrate, a considerable reduction (up to 20%) of the drain current occured. It is assumed that this effect is due to the higher thermal resistance of the sensor skin system. One application of the sensor skin, which has been demonstrated, is to perform torque measurements. The reduction of the shear coefficient of the inversion channels is again assumed to be due the higher thermal resistance of the system as the shear coefficient decreases with temperature.

Ill., graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

Ill., graph. Darst.

Bei der Kunststoff-Ummantelung von Drähten für Motoren und andere elektrische Maschinen im sogenannten Schlauchreckverfahren werden dünne Isolationsschichten bei hoher Produktionsgeschwindigkeit im schmelzflüssigen Zustand in Form eines Ringschlauchs auf den Draht gebracht, der durch das Zentrum des Ringschlauch-Extrusionswerkzeugs läuft und die austretende Schmelze in einem radialsymmetrischen Reckkegel verstreckt. Während dieser Verstreckung ist die Schmelze einer hohen Dehndeformation unterworfen, und bei sehr dünnen Beschichtungen und hohen Abzugsgeschwindigkeiten kommt es häufig zu unerwünschten Schmelzeabrissen, so daß das grundlegende Interesse am Verlauf des Deformationsvorgangs Ausgangspunkt für diese Arbeit gewesen ist. The stretch tube extrusion process is a suitable and common method for insulating wires for electrical machines such as motors and generators with thin polymer films. These films emerge from an annular extrusion die and are drawn as a radialsymmetric stretch cone on the wire which is running through the centre of the die. During this stretching process the melt is undergoing a strong elongation, and especially with very thin insulation layers at high production speed, the strands break frequently. The basic interest in the progress of deformation during the stretch tube extrusion process was the starting point of this work.

Mit den steigenden Anforderungen an die Produktqualität steht gleichzeitig die Prüfung von Qualitätsmerkmalen zunehmend im Vordergrund. Insbesondere bei einer Zertifizierung nach DIN EN ISO 9000 ff. erstreckt sich die Notwendigkeit einer sorgfältigen Qualitätsprüfung von der Eingangskontrolle von Zulieferteilen über die Messung von Zwischenprodukten bis hin zur Ausgangskontrolle des fertigen Produkts. Die hierzu eingesetzte Meßtechnik muß dabei vielfältigste Anforderungen erfüllen. Sie muß kostengünstig, flexibel, hochgenau, schnell und nicht zuletzt auch automatisierbar sein. Unter diesem Anforderungsprofil findet der Laser immer umfassenderen Einsatz: angefangen von der schnellen Prüfung von Massenprodukten bis zur automatischen Messung von Türspalten ist sein Potential noch lange nicht erschöpft.

Coherent laser light is used to measure strain in a non-contacting manner. Combining speckle pattern interferometry with digital image processing yields highly accurate strain data comparable with conventional gauges if quasi-static load is applied. The miniaturized measuring head is described and examples of application are given.