07 Fakultät Konstruktions-, Produktions- und Fahrzeugtechnik
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Item Open Access 3D CFD Simulation von Turboladern innerhalb einer Motorumgebung(2014) Boose, Benjamin; Bargende, Michael (Prof. Dr.)Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird das Verhalten mehrflutiger Abgasturbolader innerhalb einer Motorumgebung mit pulsierenden Randbedingungen in verschiedenen Motorbetriebspunkten mittels eines CFD Ansatzes untersucht. Dazu wird ein vollständiges dreidimensionales Strömungsmodell eines asymmetrischen Zwillingsstromturboladers aufgebaut, beginnend bei den Abgaskrümmern über die Turbinen- und Verdichtergehäuse inklusive der kompletten Laufräder bis hin zum Vorkatalysator. Die Eintrittsrandbedingungen für die Abgaskrümmer bestehend aus zeitabhängigem Massenfluss und Temperatur für zwei Motorbetriebspunkte bei hoher und niedriger Drehzahl werden von einem eindimensionalen Strömungsmodell des gesamten Motors generiert. Die Turbinen- und Verdichterseite des Modells sind durch ein Momentengleichgewicht gekoppelt und die aktuelle Turboladerdrehzahl wird für jeden Zeitschritt berechnet. Aus diesem Grund werden für die Analyse des Turboladers weder Turbinen- noch Verdichterkennfelder benötigt. Um die Rotation der Laufräder zu modellieren, wird ein Ansatz mit explizit bewegten Gittern verwendet und die Laufradgitter werden vor jedem Zeitschritt mittels eines Gitterinterfaces an die stationären Gehäuse gekoppelt. Als Ergebnisse des Modells werden verschiedene zeitaufgelöste physikalische Größen sowie Wellenleistung und Laderdrehzahl ausgewiesen. Auf Grund der pulsierenden Druckrandbedingung ist es ebenfalls möglich, die instationären Effekte wie Befüllen und Entleeren der Turbine zu untersuchen. Darüberhinaus ist das Modell dieser Forschungsarbeit in der Lage sowohl den instationären Wirkungsgrad unter Druckpulsationen als auch die Überströmverluste, welche durch die unterschiedlichen Druckniveaus der Fluten bei pulsierender Beaufschlagung entstehen, zu analysieren. Um diese Verluste zu quantifizieren, werden neue Kennzahlen eingeführt. Auf Basis der asymmetrischen Zwillingsstromturbine wird eine Doppelstromturbine und eine symmetrische Zwillingsstromturbine mit dem selben Volumen konstruiert. Es werden identische Randbedingungen und die gleichen Laufräder für die Analyse der beiden neuen Varianten verwendet. Diese Turbinenlayouts werden mit dem Ausgangsmodell bezüglich Laderdrehzahl, Wellenleistung und instationärem Wirkungsgrad verglichen. Mit Hilfe neu eingeführter Kennzahlen ist ein Vergleich der Überströmverluste innerhalb der Turbine und des daraus folgenden Rückströmens in den Abgaskrümmer möglich. Das Rückströmen führt zu einem erhöhten Abgasgegendruck und beeinflusst den Ladungswechsel des Zylinders.Item Open Access Entwicklung eines Modells zur Ermittlung psychischer Beanspruchung am Beispiel von Reisenden bei geschäftlich bedingten Hotelaufenthalten(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2018) Borkmann, Vanessa; Spath, Dieter (Univ. Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c.)Die wissenschaftliche Arbeit untersucht belastende und erholungsförderliche Einflussfaktoren und deren Wirkungen während des Hotelaufenthalts auf die psychische Beanspruchung des geschäftlich Reisenden. Die arbeitswissenschaftliche Untersuchung stützt sich dabei auf einen multidisziplinären Forschungsansatz, der komplexe Zusammenhänge und selektierte Erkenntnisse über die klassischen Grenzen hinweg inhaltlich verknüpft.Item Open Access Montage und Biegeverhalten von SMD-Bauelementen und ultradünnen Chips auf Foliensubstraten(2024) Saleh, Rafat; Zimmermann, André (Prof. Dr.-Ing.)Flexible Elektronik gewinnt in der Industrie und Forschung zunehmend an Bedeutung. Ein wichtiger Bereich der flexiblen Elektronik ist das sogenannte System-in-Foil (SiF), bei dem Bauelemente und Strukturen auf oder in einer Polymerfolie integriert werden. Die Anwendungsbereiche von SiF umfassen Unterhaltungselektronik, Industrietechnik, Gesundheitswesen, Automobil-, Luft- und Raumfahrttechnik. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Montage und Biegecharakterisierung von SMDs und ultradünnen Chips auf Foliensubstraten. Dafür wurde ein dynamischer Biegeprüfstand zur Charakterisierung von Folienaufbauten konzipiert und umgesetzt. Anschließend wurden mithilfe einer Versuchsplanung leitfähiges Kleben und Löten zur Integration von SMDs auf Foliensubstraten vergleichend untersucht, wobei Prozess- und Materialvariationen angewendet wurden. Die erstellten Aufbauten wurden mithilfe von Scher- und Biegeprüfungen bewertet. Es wurde festgestellt, dass SMDs, die durch Löten auf Foliensubstrate aufgebracht wurden, im Vergleich zu geklebten SMDs höhere Scherkräfte aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigten die geklebten SMDs eine höhere Anzahl an Biegezyklen bis zum Ausfall. Das Oberflächenfinish erwies sich als ein sehr wichtiger Einflussfaktor auf das Biegeverhalten der Aufbauten. Außerdem wurde ein Konzept zur Integration von ultradünnen Chips auf Foliensubstraten mithilfe von adaptiver Belichtung und Dispenstechniken erarbeitet, das erfolgreich durchgeführt und unter dynamischer Biegeprüfung evaluiert wurde. Die entwickelte Prozesskette ermöglicht es, Chips unabhängig von ihrer Bestückungsgenauigkeit zuverlässig zu erkennen und zu kontaktieren. Mit diesem Konzept wurde ein Aufbau von weniger als 130 μm Dicke ohne große Versteifung an der Verbindungsstelle realisiert. Bei der Biegeprüfung unter 10 mm Biegeradius haben die Aufbauten Tests mit über 10.000 Biegezyklen bestanden. Diese Prozesskette bildet die Grundlage für die Herstellung von multichipfähigen Mikrosystemen.