07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access Ressourceneffiziente Erzeugung ultra-transparenter Elektroden durch perkolierende Nanostrukturen(2016) Ackermann, Thomas; Westkämper, Engelbert (Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. mult.)Transparente leitfähige Schichten (transparente Elektroden) sind elementare Bauteile in Touch-Modulen, Displays und Solarzellen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Erzeugung transparenter Elektroden auf Basis alternativer Materialien, um die Defizite - insbesondere die Brüchigkeit und die relativ hohen Herstellungskosten - des konventionellen Materials Indiumzinnoxid zu umgehen. Zweidimensionale Netzwerke aus stäbchenförmigen elektrischen Leitern werden ausgehend von einer Dispersion durch Nassfilmbeschichtung hergestellt und hinsichtlich ihrer Eignung als transparente Elektroden untersucht. Dabei handelt es sich Netzwerke aus Silbernanodrähten und um Hybrid-Schichten aus Silbernanodrähten und Kohlenstoffnanoröhren (Co-Perkolation). Neben der Ableitung und Umsetzung Produkt- und Prozess-orientierter Ziele liefert die Arbeit einen Beitrag zum Verständnis der zweidimensionalen elektrischen Perkolation in Netzwerken aus stäbchenförmigen elektrischen Leitern, insbesondere nahe an der Perkolationsschwelle, bei der die Netzwerke eine sehr hohe Transparenz aufweisen, weshalb derartige Schichten als ultra-transparent bezeichnet werden. Diese Arbeit entstand an der Graduate School of Excellence advanced Manufacturing Engineering (GSaME) der Universität Stuttgart in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart.Item Open Access Methode zur Planung modularer, produktflexibler Montagekonfigurationen in der variantenreichen Serienmontage : am Beispiel der Automobilindustrie(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2017) Küber, Christian; Westkämper, Engelbert (Univ.-Prof. a. D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Die Automobilindustrie sieht sich mit der Herausforderung eines wachsenden Produktportfolios und neuer Fahrzeugtechnologien konfrontiert. Dadurch ist zukünftig die Nachfrageentwicklung kaum noch prognostizierbar und folglich auch nicht das fahrzeugspezifische Nachfragevolumen. Besondere Bedeutung ergibt sich daraus für das Gewerk der Montage, in dem ein Großteil der Fahrzeugvarianz entsteht. Indem mehr als ein Fahrzeug variantenmix-unabhängig auf einer gemeinsamen Linie montierbar ist, kann die Kapazität der Montagelinie für unterschiedliche Fahrzeuge bedarfsorientiert genutzt werden. Nachweislich existieren Freiheitsgrade in der Anordnung von Montagemodulen, die Arbeitsvorgänge zum Verbau einer Baugruppe bzw. eines Bauteils beinhalten. In der heutigen Montageplanung werden diese jedoch nicht methodisch genutzt. Darin besteht die Forschungslücke. Die entwickelte Planungsmethode nutzt die Freiheitgrade zwischen zuvor definierten, fahrzeug- und linienübergreifenden Montagemodulen für die Konfiguration fahrzeugflexibler Endmontagelinien.Item Open Access Simulation des elektromagnetischen Geräusches einer permanentmagnetisch erregten Synchronmaschine unter Berücksichtigung der Rotordynamik und mechanischer Fügestellen(2021) Clappier, Marcel; Parspour, Nejila (Prof. Dr.-Ing.)Im Zuge der Elektrifizierung von Fahrzeugantrieben gewinnt die akustische Auslegung von elektrischen Maschinen zunehmend an Bedeutung und stellt eine wichtige Anforderung bei der Produktentwicklung dar. Durch das Downsizing von Verbrennungsmotoren bzw. durch eine vollständige Elektrifizierung verändert sich das akustische Verhalten im Fahrzeuginnenraum, sodass sich tonale elektromagnetische Geräusche störend auswirken können. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Modellierung und Validierung des elektromagnetischen Geräusches einer permanentmagnetisch erregten Synchronmaschine. Die Zielstellung dieser Dissertation besteht darin, das elektromagnetische Geräusch unter Berücksichtigung der 3D Rotordynamik und mechanischer Fügestellen mit Hilfe von Finite-Elemente- und Randelemente-Modellen effizient zu berechnen. Der entwickelte Berechnungsansatz leistet einen Beitrag zur Berücksichtigung und akustischen Bewertung von rotordynamisch induzierten elektromagnetischen Seitenbändern, der statistischen Berechnung von Systemeigenfrequenzen sowie zur Prognose des Dämpfungsverhaltens von elektrischen Maschinen. Die Verifizierung des entwickelten Verfahrens erfolgt anhand von unterschiedlichen Messungen und Messdaten.Item Open Access Ein Modell der Prozess- und Wirkzusammenhänge in der additiven Fertigung mit metallischen Werkstoffen(2024) Müller, Sarah; Westkämper, Engelbert (Prof. a.D. Dr.-Ing. Prof. E.h. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. mult.)Unternehmen der industriellen Produktion befinden sich in einem turbulenten Umfeld, in dem interne und externe Wandlungstreiber eine ständige Adaption fordern. Neue Technologien wie die additive Fertigung liefern wichtige Impulse für ein Unternehmen und bedingen gleichzeitig große Hürden bei der Integration in bestehende Fertigungsstrukturen. Trotz intensiver Forschungsbemühungen liegen additive Technologien mit metallischen Werkstoffen hinter ihren Erwartungen an Qualität und Reproduzierbarkeit zurück. Die grundsätzlich abweichenden peripheren Prozesse und die kurze Dauer der Existenz stellen zusätzliche Herausforderungen an die weitere Entwicklung. Vor diesem Hintergrund liegt die Zielsetzung dieser Arbeit in der Entwicklung eines rekursiven Modells zur Bestimmung der Prozess- und Wirkzusammenhänge in der additiven Fertigung mit metallischen Werkstoffen. Durch die Anpassung an das laser- und pulverbettbasierte selektive Schmelzen wird die Tiefe des Prozessverständnisses erweitert. Die systematische Vorgehensweise sieht eine Modularisierung entlang der Prozessketten vor, ausgehend vom Produktlebenszyklus bis zum Prozessursprung, um eine Untersuchung der Einflussfaktoren auf vielen Ebenen zu ermöglichen. Abschließend werden die gewonnenen Erkenntnisse entlang der Prozessketten zurück projiziert, um sicherzustellen, dass die Auswirkungen der neuen Erkenntnisse nachvollzogen werden können. Zur Validierung wurde die Modularisierung für das selektive Schmelzen bis zum Prozessursprung durchgeführt, Untersuchungen mittels molekulardynamischer Simulation ausgeführt und die Ergebnisse rekursiv auf übergeordnete Prozessebenen übertragen.