Master's Thesis
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Rechnergestützte Festigkeitsanalysen mittels der Finite-Elemente-Methode (FEM) gehören neben der Computerunterstützten Konstruktion (CAD) zu den Standardwerkzeugen im virtuellen Produktentstehungsprozess. Historisch bedingt haben sich beide Zweige eigenständig, voneinander getrennt entwickelt. Um die Entwicklungskosten und Entstehungszeiten weiter zu senken, scheint es sinnvoll die Konstruktion und Berechnung auf einer gemeinsamen Ebene zu vereinen. Ziel dieser Arbeit ist es zu prüfen, inwieweit die Möglichkeit besteht, die Finite-Elemente-Methode als konstruktionsbegleitende Berechnung innerhalb des Interieur-Entwicklungsprozesses der Modellreihe Volkswagen Pick-Up einzusetzen.
Ziel der Arbeit war die Optimierung eines Direkteinspritzsystems mit Hochdruckmodulation eines kompakten Hochleistungs-Ottomotors und Erarbeitung einer geeigneten Gemischbildung für die Anwendung in einem seriellen Hybriden. Unter Nutzung bestehender Simulationsergebnisse wurden unterschiedliche Parameter des Einspritzsystems mit Untersuchungen an Funktionsprüfständen abgeglichen und verifiziert. Auf Basis dieser Daten wurde der Einspritzstrahl hinsichtlich der Geometrie im Brennraum weiter optimiert. Die so entwickelte Variante des Einspritzsystems wurde an einen 125ccm Verbrennungsmotor appliziert. Auf dem Motorprüfstand wurden Einflussfaktoren, wie Strahlgüte, Verdichtungsverhältnis des Versuchsmotors und Steuerparameter variiert und hinsichtlich Leistungsabgabe, Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen untersucht und optimiert. Mit den erstellten Kennfeldern mit unterschiedlichen Steuerstrategien wurde die Grundlage für tiefer gehende Untersuchungen an einem geeigneten Generator gelegt.
Mit dem Hintergrund eine richtungsunabhängigen Laserstrahlbeschichtung zu ermöglichen, wurde im Rahmen des vom BMBF geförderten FLEXILAS-Projektes, ein Strahlteilerbearbeitungskopf entwickelt. Dieser teilt den fokussierten Rohstrahl über ein Dachkantprisma in zwei Teilstrahlen auf. Dies ermöglicht eine koaxiale Zufuhr von drahtförmigen Zusatzwerkstoffen. In dieser Arbeit wurde dieser Strahlteilerbearbeitungskopf an die vorhandene Systemtechnik der Daimler AG adaptiert und erste Grundlagenuntersuchungen zur Richtungsunabhängigkeit durchgeführt. Die Versuche erfolgten auf ein Aluminiumsubstrat. Als Zusatzwerkstoff kam hierbei eine Kupferbasislegierung zum Einsatz. Die Versuche umfassten die Variation der wichtigsten Prozessparameter wie Laserleistung, Drahtförderrahte, Vorschub und Beschichtungsrichtung. Diese Arbeit zeigt dabei Einflussfaktoren und Optimierungsansätze der Anlagentechnik und des Strahlteilerbearbeitungskopfes bezüglich einer richtungsunabhänige Beschichtung mit Laserstrahlung.