Fakultät Maschinenwesen. Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF

Fakultät Maschinenwesen Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF Jahresbericht 2008

Inhalt Inhaltsverzeichnis 1. FuE - Struktur... 2 2. IOF in Zahlen... 7 3. Wir stellen uns vor... 8 3.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik... 8 3.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung... 10 3.3 4. Professur für Fügetechnik und Montage... 12 Lehrveranstaltungen... 14 4.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik... 14 4.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung... 14 4.3 5. Professur für Fügetechnik und Montage... 15 Abschlussarbeiten des Institutes für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF... 16 5.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik... 16 5.1.1 Dissertationen... 16 5.1.2 Diplomarbeiten... 20 5.1.3 Belegarbeiten... 26 5.1.4 Projektarbeiten... 28 5.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung... 29 5.2.1 Diplomarbeiten... 29 5.3 Professur für Fügetechnik und Montage... 30 5.3.1 Dissertationen... 30 5.3.2 Diplomarbeiten... 30 5.3.3 Belegarbeiten... 32 5.3.4 6. Projektarbeiten... 33 Drittmittelprojekte... 35 6.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik... 35 6.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung... 44 6.3 Professur für Fügetechnik und Montage... 45 7. Tagungen... 51 8. Messebeteiligungen... 51 9. Patente... 51 10. Veröffentlichungen... 52 11. Kontakte... 57 1

1. FuE - Struktur Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF Sitz: Zeunerbau, George-Bähr-Str. 3c, 01069 Dresden Am Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF werden die wichtigsten Gebiete der Fertigungstechnik untersucht, erarbeitet und die entsprechenden Fertigungstechnologien weiter entwickelt. Wissenschaft braucht Zusammenarbeit in der sich das Wissen des einen durch die Entdeckung des anderen bereichert. Jose Ortega y Gasset Diese Gebiete reichen von der Oberflächenbehandlung bis zur Nanotechnik, sowie von der Fügetechnik bis zur Montage. Die Lasertechnik, die Fertigungstechnik und die Qualitätssicherung sind Querschnittsthemen, mit denen sich das IOF intensiver beschäftigt. Weiterhin gehören zu den übergreifenden Forschungs- und Lehrgebieten die Robotik, das Rapid Prototyping und die Plasmatechnik. Das Institut arbeitet in enger Kooperation mit dem Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, welches in Personalunion von Prof. Beyer geleitet wird. Damit stehen dem IOF u. a. die hervorragende Ausstattung des Fraunhofer Institutes für Forschung und Lehre zur Verfügung. Hochqualifizierte Mitarbeiter des Fraunhofer Institutes unterstützen die Ausbildung von Studenten. 2

Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF Institutsmitglieder Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. habil. E. Beyer Professur für Laser- und Oberflächentechnik Prof. Dr.-Ing. habil. U. Füssel Professur für Fügetechnik und Montage Prof. Dr.-Ing. habil. H. Weise Professur für Fertigungsmesstechnik u. Qualitätssicherung Prof. Dr.-Ing. U. Günther Steinbeis-Hochschule Berlin Prof. Dr. rer. nat. habil. B. Schultrich Honorarprofessur 3

Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF Forschungsschwerpunkte: Fügestellenanalyse als Werkzeug für - Neuentwicklung von Erzeugnissen und Überarbeitung von Produktpaletten - Gestaltung und Optimierung der Fertigungsprozesse Kombinierte Fügeverbindungen - Methoden zur Fügestellenanalyse und Entscheidungshilfe für Hybridverfahren - Ableitung von Regeln zum Kombinieren neuer kombinierter Fügeverbindungen - Entwicklung von kombinierten Fügeverbindungen Schweißen und Löten - Lichtbogen-, Hybrid-, Plasma-, Widerstands- und Bolzenschweißen - Schweißen unterschiedlicher Werkstoffe - Weich-, Hart- und Hochtemperaturlöten - Lichtbogen-, Plasma-, Ofen-, Widerstands-, Induktions- und Flammlöten - Ermittlung der Verbindungseigenschaften Kleben - Oberflächenvorbehandlung - Verarbeiten von Klebstoffen, Dosieren, Mischen von Ein- und Mehrkomponenten - Charakterisierung von Klebverbindungen Schraubverbindungen - Fügestellenanalyse, geometrische Untersuchungen beim automatischen Schrauben - Simulation von Einschraubvorgängen und Schraubverbindungen im Leichtbau Montageplanung - Montage- und demontagegerechte Produktgestaltung - Rechnergestützte Planung von Montageprozessen und systemen Robotertechnik - Einsatz von Robotern für die Werkstück- und Werkzeughandhabung - Steuerung und Überwachung von Montageprozessen - Laserrobotik und Lasertronik Lasertechnologie - Laserstrahlquellen, -komponenten, -anlagen und systeme - Laserbearbeitungsverfahren: Schweißen, Löten, Schneiden, Abtragen, Bohren - Laserhybridverfahren: Laser Plasma, Laser - Induktion, Laser - Akustik - Rapid Prototyping Verfahren, Lasersintern, Lasergenerieren, Metall LOM Oberflächentechnologie - PVD Beschichten, CVD-Beschichten, Nanotechnologien - Härten, Umschmelzen, Legieren, Dispergieren, Auftragschweißen - Plasmaspritzen, Flammspritzen, Suspensionsspritzen, Hochgeschwindigkeitsspritzen Messtechnik - Prozessmesstechnik und Qualitätssicherung 4

Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF Kooperationen Das IOF ist über Kooperationsverträge besonders eng mit den folgenden Einrichtungen verbunden: Es besteht ein Kooperationsvertrag zur gemeinsamen Nutzung von Anlagen und Geräten, sowie zum Austausch von Personal. Gemeinsame Strategische Projekte werden bearbeitet. Das IWS beschäftigt sich mit der angewandten Forschung und Entwicklung, das IOF mit der Grundlagenforschung und Ausbildung. Basierend auf dem Kooperationsvertrag zwischen der TU Dresden und der Steinbeis-Hochschule Berlin werden durch das IOF und die Steinbeis Technology Group gemeinsam wissenschaftliche sowie Aus- und Weiterbildungsleistungen erbracht. Mit der Universität Wroclaw existiert ein Kooperationsvertrag zum Austausch von Studenten. Über das vom Fh-IWS betriebene dortige Center sowie mit der Steinbeis-Stiftung besteht eine enge wissenschaftliche Zusammenarbeit. Am CCL werden Studenten bei der Ausführung ihrer Beleg-, Diplom- und Masterarbeiten betreut, die dann über das IOF an der TU Dresden eingereicht werden. Auslands- und Praxissemester können am Fraunhofer Center oder an der Michigan State University durchgeführt werden. Aufgrund einer Vereinbarung mit dem DVS werden am IOF internationale Schweißfachingenieure ausgebildet. Die Studentische Produktions-, Forschungs- und Entwicklungszentrum GmbH Dresden (SPEZ), als 100%ige Tochter der Sachsenberg-Gesellschaft e.v. Dresden, betreibt und nutzt u.a. gemeinsam mit dem IOF Labortechnik auf entgeltlicher Basis. Der derzeitige Geschäftsführer ist gleichzeitig Mitarbeiter am IOF. 5

Institut für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF Aktive Beteiligungen des IOF an Netzwerken: WLT e.v. Wissenschaftliche Vereinigung Lasertechnik WGF Wissenschaftliche Gesellschaft für Fügetechnik Nano CC Nano Competence Center für ultradünne Schichten Nano for Production Innovationscluster Nano for Production LiFt Netzwerk Laserintegration in die Forschung UZLR Universitäres Zentrum für Luft- und Raumfahrt MFD Materialforschungsverbund Dresden Internationale Netzwerke: Photonics21 EU Technologieplattform Photonics21 ELI European Laser Institute LIA Laser Institute of America IIW International Institute of Welding (DVS) EFDS Europäische Forschungsvereinigung Dünne Schichten ECEMP European Center for Emerging Materials and Processes Dresden EFB Europäische Forschungsgesellschaft für Blechverarbeitung e.v. CCSO CCSO Fribourg (Schweiz) TIS TIS Innovation Park Bozen (Italien) transit transit Innsbruck (Österreich) Weitere Beteiligungen an Verbänden und Netzwerken: - Innovationszentrum Energieeffizienz - DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.v. - Deutsches Kupferinstitut - FVA Forschungsvereinigung Antriebstechnik - Deutscher Schraubenverband e.v. - FAZ Institut Frankfurt - DVM Deutscher Verband für Schweißen und angewandte Verfahren e.v. - Steinbeis Technology Group Berlin/Stuttgart/Dresden/Bozen/Mailand/Fribourg - Steinbeis-Stiftung für Wirtschaftsförderung, Stuttgart - Forschungskuratorium Maschinenbau e.v. Frankfurt/Main, Fachkreis Bauteilfestigkeit - Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.v. Frankfurt/Main 6

IOF in Zahlen 2. IOF in Zahlen FuE Erträge in IOF gesamt LOT FÜT FMT Öffentliche Mittel 1.187.000 664.000 523.000 0 Industrie 796.200 596.000 195.000 5.200 Summe 1.983.200 1.260.000 718.000 5.200 Mitarbeiter IOF gesamt LOT FÜT FMT Wiss. Mitarbeiter 48 31 16 1 Techn. Mitarbeiter 11 4 6 1 Verwaltungsangestellte 2 1 1 Wiss. Hilfskräfte 1 1 Stud. Hilfskräfte 48 30 17 1 Praktikanten 6 2 4 Gastwissenschaftler 1 1 Abschlussarbeiten IOF gesamt LOT FÜT FMT Dissertationen 6 4 2 Diplomarbeiten 30 13 16 1 Belegarbeiten 25 18 7 Projektarbeiten 24 9 15 7

Lehrstühle 3. Wir stellen uns vor 3.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik Die Professur für Laser- und Oberflächentechnik befasst sich mit den vielfältigen Anwendungen der Lasertechnik und denen der Schichttechnik. Die Laser-, die Plasma-, die Dünnschicht- und die Nanotechniken sind für eine moderne Fertigungstechnik selbstverständlich. Daher ist es ein Anliegen der Professur, Studenten - zukünftige Ingenieure - in diesen Schlüsseltechnologien auszubilden und auf spätere Leitungs- und Führungsfunktionen vorzubereiten. Schwerpunkte in Forschung und Lehre Lasertechnik - Lasersysteme - Anlagen/Robotik - Prozesssimulation - Laserschneiden, -schweißen - Rapid Prototyping - Mikrobearbeitung Oberflächentechnik - Strukturieren - Oberflächengestaltung - Oberflächenbeschichten - Reinigen, Abtragen, Glätten Schichttechnik - CVD-Technik - PVD-Technik - Plasmatechnik - Pulverbeschichten - Spritztechnik - Randschichttechnik Klebetechnik - Prozessauslegung - Simulation - Systemtechnik Nanotechnik - Nano-Schichten - Schichtsysteme - Nano-Strukturen - Carbo-Nanotubes - Nano-Analytik Fertigungsgestaltung - Produktionsplanung - Fertigungsorganisation - Qualitätssicherung - Qualitätsmanagement Trenntechnik - Wasserstrahl - Laserstrahl - Sägen - Mikrospanen - Spanende Oberflächengestaltung 8

Lehrstühle Diplomingenieur für Produktionstechnik Nach dem Grundstudium werden in der Studienrichtung Produktionstechnik das Wissen zur Laser- und Oberflächentechnik vertieft, die Verknüpfung der Verfahren zu Fertigungsprozessen der Produktionstechnik vermittelt und die ingenieurgemäße Gestaltung und Auslegung der Fertigungsprozesse sowie deren wirtschaftliche Nutzung trainiert. Ausstattung Die Forschungsarbeiten an der Professur für Laser- und Oberflächentechnik werden in enger Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS durchgeführt. Hierbei wird an der Professur die grundlagenorientierte Forschung und am IWS die anwendungsorientierte Entwicklung bearbeitet. Der Professur stehen für die Durchführung der Forschungsarbeiten die Anlagen und Ausstattungen des Fraunhofer IWS zur Verfügung. Einsatzgebiete In produzierenden und forschenden Unternehmen der Branchen: - Arbeitsvorbereitung und Arbeitswirtschaft, - Consulting und Industrial Engineering, - Entwicklungs- und Forschungsbereiche. 9

Lehrstühle 3.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung Motivation Ob ein Produkt seine Funktion erfüllen kann, ob es ein Qualitätsprodukt ist, das wird im Maschinenbau zu ca. 80% an den geometrischen Abmessungen festgemacht. Um die Bestimmung dieser Maße und um die Sicherung, dass dieselben Maße an unterschiedlichem Ort mit unterschiedlichen Mitteln gemessen auch genau dasselbe aussagen, darum geht es in der Fertigungsmesstechnik. In jeder mechanischen Fertigung ist das Messen notwendige Voraussetzung zur erfolgreichen Steuerung und Regelung der Produktion. Falsches oder unterlassenes Messen kann sehr viel Geld kosten. Lehre / Vorlesungen - Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung - Messsysteme der industriellen Fertigung - Multisensor-Koordinatenmesstechnik - Grundlagen des Qualitätsmanagements Lehre / Praktika - Werkzeugmikroskop - Statistische Qualitätskontrolle - Koordinatenmesstechnik - Form- und Lagemessung - Oberflächenmesstechnik - Prüfmittelüberwachung 10

Lehrstühle Forschung Erfassung von Oberflächentopografien und messtechnische Analyse von Mikroabweichungen an makrogeometrischen Strukturen im Nanometermaßstab. Bestimmung von Verschleiß und Abrieb im Nanometerbereich an unebenen Oberflächen. Aktuelle Beispiele: - Werkzeugoptimierung Oberflächenanalyse Schaummaterial - Medizintechnik Messen von Verschleiß an Gelenkprothetik - Universitäre Kooperationsforschung - Qualifizierung der Mess- und Prüftechnik für die künftige Produktion von Mikrosystemen und Nanostrukturen (ProNanoMess) - Industrieforschung Fa. Werth Messtechnik, Anwendungstechnische Optimierung von Koordinatenmessgeräten 11

Lehrstühle 3.3 Professur für Fügetechnik und Montage Die Professur lehrt und forscht auf dem Gebiet der Entwicklung von Verfahren und Werkzeugen in den Bereichen des stoffschlüssigen und mechanischen Fügens sowie des Hybridfügens. Dabei wird eine ganzheitliche Betrachtung aller Montage-, Handhabungs- und Fügeprozesse als Grundsatz vertreten. Schwerpunkte in der Lehre In den angebotenen Lehrveranstaltungen werden Grundlagen als auch vertiefte Kenntnisse zu den stoffschlüssigen und mechanischen Fügeverfahren vermittelt. Dabei werden die grundlegenden Wirkungsprinzipien sowie der Einfluss von konstruktiven und technologischen Parametern im Sinne der Fügbarkeit behandelt. Neben dem Wissen zum eigentlichen Fügeprozess wird im Sinne der ganzheitlichen Prozess- und Systemplanung die Vorgehensweise bei der Planung von automatisierten und / oder manuellen Montagesystemen gelehrt, die Eigenschaften von technischen Komponenten, welche für Montage und Handhabung zu Einsatz kommen, vorgestellt und in Übungen die Teilaufgaben der Einsatzplanung und -vorbereitung mit Hilfe rechnergestützter Werkzeuge exemplarisch durchgeführt. 12

Lehrstühle Schwerpunkte in der Forschung - Grundlagenorientierte Entwicklung von Fügewerkzeugen und -verfahren - Parameterstudien zu stoffschlüssigen und mechanischen Fügeverfahren - Bewertung von Produktkonstruktionen auf der Basis der Fügestellenanalyse - Ganzheitliche Analyse fügetechnischer Produktionskonzepte (manuelle und automatisierte Systeme) Ausstattung - Metallografisches Labor - Prüftechnik zur Validierung v. Fügeverfahren - Schweißlabor - Kleblabor - Labor Mechanisches Fügen / Hybridfügen - CAE-Labor (CAD, FEM-Simulation, Strömungssimulation) - Prozessplanungslabor (Ergonomie-, Roboterund Materialflusssimulation) Einsatzgebiete - Forschung und Entwicklung Fügetechnik - Produktionsleitung Fügetechnik / Montage - Montageplanung, Industrial Engineering in verschiedenen Industriezweigen 13

Lehrveranstaltungen 4. Lehrveranstaltungen 4.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik Oberflächen- und Schichttechnik FT II (PT) 1-1-0 Lasersystemtechnik (PT) 2-2-0 Mikro- und Feinbearbeitung (PT) 1-1-0 Oberflächentechnik u. Nanotechnologie (PT) 1-1-0 Rapid Protocoating (PT) 0-0-2 Laser und Plasmen (PT) 2-1-0 Lasersicherheits- und Laserverfahrenstechnik (PT) 0-0-2 Produktionstechnisches Praktikum (PT) 0-0-1 Nanotechnologie (Mechatronik) 2-0-0 Plasmatechnik (Mechatronik) 1-1-0 Rapid Prototyping (Mechatronik) 1-1-0 Laserrobotik / Lasertronik (2/3 Anteil, Mechatronik) 1-1-2 Lasertechnik (Mechatronik) 2-0-0 Fertigungstechnik (Mechatronik) 0-0-1 Praktikum (spez. Fertigungsmethoden) (Mechatronik) 0-0-2 Dünnschichttechnologie (WW) 2-0-0 Produktion im 21. Jahrhundert (anteilig, alle MB) 1-0-0 Mikrofertigungstechnik für Wirtschaftsingenieure (anteilig, WING) 1-0-0 4.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung (PT, ET, WING) 2-0-0 Praktikum FMT / QS (PT, ET, WING) 0-0-2 Multisensor-Koordinatenmesstechnik (PT, PAQS) 2-2-0 Technisches Qualitätsmanagement -Statistische Methoden- (Alle MB) 1-1-0 Messsysteme der industriellen Fertigung (PT, PAQS) 2-2-0 Produktion im 21. Jahrhundert (anteilig, alle MB) Mikrofertigungstechnik für Wirtschaftsingenieure (anteilig, WING) 14

Lehrveranstaltungen 4.3 Professur für Fügetechnik und Montage Fertigungstechnik I (Übung/Praktikum) 0-1-1 Schweißnahtberechnung und -gestaltung 2-0-0 Sonderverfahren der Fertigungstechnik 2-0-0 Simulation in der Arbeitsvorbereitung 1-1-0 Produktionssysteme/Fertigungsplanung I (TF/M) 1-1-0 Schweißfertigung und Mikrofügetechnik 1-1-0 Kleb- und Beschichtungstechnik 2-1-0 Handhabungs- und Robotertechnik 2-2-0 Fertigungstechnik (Mechatronik) 2-1-0 PT/Arbeitsvorbereitung TF/M (für INF) 1-1-0 Praktikum Schweißtechnik Fertigungstechnik I 1-0-0 Produktionstechnisches Praktikum (Schweißen) Produktionstechnisches Praktikum (Thermisches Spritzen) Produktionstechnisches Praktikum (IR-Montage) Fertigungstechnisches Praktikum 0-1-1 Mikrofertigungstechnik (anteilig) 1-1-0 Schweißverfahren 2-1-0 Schweißeignung 1-0-0 Löttechnik 1-0-0 Fertigungsplanung II-Montage/Demontage 1-1-0 Montagetechnik und -steuerung 1-1-0 PT/Rechentechnisches Praktikum 0-0-3 Laserrobotik (1/3 - Anteil) 1-1-2 Praktikum Schweißtechnik 15

Abschlussarbeiten 5. Abschlussarbeiten des Institutes für Oberflächen- und Fertigungstechnik IOF 5.1 Professur für Laser- und Oberflächentechnik 5.1.1 Dissertationen Harry Nizard Untersuchung photokatalytischer Beschichtungsmaterialien. Abscheidungsmethoden, Charakterisierung der photokatalytischen Aktivität und Optimierung der Beschichtungsprozesse Photokatalytische Materialen, insbesondere Titanoxid, haben in den letzten Jahren auf Grund ihrer interessanten Eigenschaften eine steigende Aufmerksamkeit bekommen, die in verschiedenen Anwendungsbereichen nützlich sein können, insbesondere als selbstreinigende Materialien. Bei Beleuchtung (in den meisten Fällen UV-Licht), wird die Oberfläche eines photokatalytischen Materials chemisch aktiv und zeigt gleichzeitig eine hydrophile Eigenschaft (PSH Effekt). Ein großer Teil dieser Arbeit konzentriert sich auf die Abscheidung von TiO Techniken. TTIP, TiOEt, TiCl Techniken und verschiedene PECVD Anlagen werden für die Abscheidung von TiO vorwiegend mit TTIP untersucht. Auf Basis von Analysen und Beschichtungsergebnissen wird ein Mechanismus für die TTIP-Abscheidereaktionen vorgeschlagen. Außerdem wird ein neues Verdampfungssystem entwickelt, um die technischen Schwierigkeiten zu lösen, die mit den Eigenschaften des TTIP-Precursors verbunden sind. Für diese Vorrichtung besteht ein Patentanspruch. Ausführliche Arbeiten betreffen die Einschätzung der photokatalytischen Aktivität. Die Aktivität der Titanoxid Schichten wird mit verschiedenen Aufbauten und Methoden in Abhängigkeit von der Beschichtungsmethode gemessen. Mit Rücksicht auf die Beschränkungen jeder Beschichtungsmethode, scheinen die K3 und Sol- Gel Methoden die meisten Vorteile zu haben: beide sind automatisierbar und erlauben die Beschichtung mit sehr photoaktiven Schichten bei niedrigen Temperaturen und ohne Begrenzung der Größe des Substrats. Während K3 hauptsächlich für robuste Substrate Anwendung findet, ist der Sol-Gel Prozess auch für transparente Polymere einsetzbar. Die PECVD Methode mit thermischer Nachbehandlung ist nicht für temperaturempfindliche Substrate geeignet, wird in der Substratgröße begrenzt und ist ein aufwändiger Prozess. 16

Abschlussarbeiten Gerrit Mäder Athmosphärendruck-Plasma-Beschichtungsreaktoren Hauptgegenstand der vorliegenden Dissertation sind systematische Untersuchungen zur Entwicklung von Reaktoren zur plasmachemischen Schichtabscheidung sauerstofffreier Funktionsschichten unter Atmosphärendruck-Bedingungen. Diese werden signifikant durch theoretische Abschätzungen, umfassende fluiddynamische Simulationsrechnungen sowie experimentelle Erkenntnisse unterstützt. Der Bereich der mit diesem Verfahren herstellbarer Schichten reicht von Korrosions- und Kratzschutzschichten bis zu verschleißmindernden oder photokatalytischen Schichten. Im Gegensatz zur herkömmlichen CVD gestatteten die neu entwickelten Beschichtungsanlagen eine Schichtabscheidung bei niedrigeren Substrattemperaturen. Zusätzlich wird der bei etablierten Beschichtungsverfahren notwendige Übergang in den Vakuumbereich durch den Einsatz von Atmosphärendruck-Plasmaquellen umgangen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden alle für die Reaktorkonstruktion signifikanten Vorgänge wissenschaftlich untersucht. Die für die einzelnen Reaktorbereiche dimensionierten Vorzugsvarianten wurden anhand von vier aufgebauten Prototypanlagen evaluiert. 17

Abschlussarbeiten Gunther Göbel Erweiterung der Prozessgrenzen beim Laserstrahlschweißen heißrissgefährdeter Werkstoffe Eine Vielzahl industriell wichtiger Materialien gilt aufgrund ihrer Neigung zur Heißrissbildung als nur sehr eingeschränkt schweißbar, was ihre wirtschaftliche Nutzbarkeit beeinträchtigt. Ein typisches Beispiel ist etwa die Klasse der vergütbaren Automatenstähle. Ziel der Arbeit war die Entwicklung eines Ansatzes zur Heißrissvermeidung beim Laserstrahlschweißen, der ohne Eingriff in die Metallurgie auskommt und damit prinzipiell materialklassenübergreifend anwendbar ist. Aufbauend auf einer Literaturrecherche wurden bekannte Rissursachen und -vermeidungsstrategien zusammengetragen und nachgewiesen, dass durch Verringerung der thermomechanischen Rissursachen, konkret der schrumpfungsbedingten Zugbeanspruchung im teilerstarrten Gebiet, eine aussichtsreiche Möglichkeit zur Rissvermeidung existiert. Dazu muss das Temperaturfeld im Bereich der Schweißstelle so angepasst werden, dass sich die thermische Ausdehnung zusätzlich erwärmter Volumina neben der Naht mit der Nahtschrumpfung überlagert und letztere lokal kompensiert. Als besonders effektiver Ansatz für diese Anpassung wurde eine induktive Energieeinkopplung identifiziert und das Verfahren in Simulationen und Experimenten näher untersucht. Die Ergebnisse zeigen u. a., dass dadurch z.b. bei 6 mm Blechstärke erstmalig bei Vergütungsstählen über den gesamten Variationsbereich des Schwefelgehaltes heiß- und kaltrissfreie Schweißnähte erzeugt werden können. 18

Abschlussarbeiten Alexander Ohnesorge Bestimmung des Aufmischgrades beim Laser-Pulver-Auftragschweißen mittels laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIPS) Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Methode der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIPS) zur Bestimmung des Aufmischungsgrades (η) in durch Laserstrahl- Präzisionsauftragschweißen (LPA) hergestellten Beschichtungen. Grund- und Zusatzwerkstoff müssen sich hierbei in ihrer Elementzusammensetzung voneinander unterscheiden. Als Substratmaterial diente unlegierter Baustahl, als Zusatzwerkstoff wurde Stellit 21 eingesetzt. η stellt eine wichtige Qualitätskenngröße dar und kann nach vorheriger Kalibrierung des LIPS- Messsystems sowohl offline als auch online detektiert werden. Der Aufmischungsgrad korreliert mit dem detektierten Emissionslinienverhältnis. Im untersuchten Fall besteht in guter Näherung ein linearer Zusammenhang zwischen beiden Größen. Die Vorteile von LIPS gegenüber anderen Verfahren liegen insbesondere in der berührungslosen Analyse und der entfallenden Probenpräparation. Prinzipiell lässt sich das Vorgehen auf andere Werkstoffsysteme übertragen. Das verwendete LIPS-Messsystem kann in den Fertigungsprozess integriert werden und steht als Technologiemodul für eine qualifizierte Überwachung des Aufmischungsgrades beim LPA- Prozess zur Verfügung. 19

Abschlussarbeiten 5.1.2 Diplomarbeiten Martin Busch Vorbehandlung und Prozessparameter zum Wachstum von leitfähigen CVD-Diamantschichten und Empfehlung einer Markteintrittsstrategie Bor-dotierte Diamantelektroden sind ein sowohl in der Elektrochemie als auch zur Anwendung unter extremen Umgebungsbedingungen attraktives neues Elektrodenmaterial. Die Vorteile basieren zum einen auf der besonderen physikalischen und chemischen Stabilität des bor-dotierten Diamanten und zum anderen auf einem erweiterten Prozessfenster gegenüber etablierten Edelmetallelektroden. Die Wirkungen verschiedener Prozessparameter auf die Keimbildung und Wachstumsphase von heteroepitaktisch gewachsenem CVD-Diamant sind noch nicht vollständig verstanden. Die vorliegende Arbeit soll zur Auswahl eines optimalen Parameter-Sets einiger kritischer Parameter bei der CVD-Diamantabscheidung auf Silizium-, Titan- und Niob-Substraten beitragen. Als Hypothesen wurde insbesondere untersucht, ob (1) Bekeimen von Siliziumsubstraten sich entscheidend auf die Keimdichte und Keimverteilung von Diamant auf der Substratoberfläche auswirkt, (2) die Prozesstemperatur während der Diamantabscheidung einen geringen Einfluss auf die Keimbildung hat, (3) Bekeimen von Siliziumsubstraten sich entscheidend auf die mittlere Kristallgröße in der Diamantschicht auswirkt, (4) die Prozesstemperatur während der Diamantabscheidung einen bedeutenden Einfluss auf die mittlere Kristallgröße in der gewachsenen Diamantschicht hat, sowie ob (5) die Adhäsion der Diamantschicht auf Titan- und Niob-Substraten durch künstlich induzierte Oberflächenrauhigkeit deutlich verbessert werden kann. André Bandowski Erarbeitung technologischer Varianten für die Kühlschmierstoffreinigung Innerhalb dieser Arbeit wurden Konzepte zur Feststoffabscheidung bei der Kühlschmierstoffreinigung als Kernstück von zentralen Kühlschmierstoffversorgungsanlagen für wassergemischte Kühlschmierstoffe erarbeitet. Die zu konzipierende Reinigungsanlage sollte bei minimalem Energiebedarf und minimaler Baugröße ein Maximum an Durchfluss bei gleichzeitiger Einhaltung des geforderten Reinheitsgrades ermöglichen. Mittels einer Literatur und Marktrecherche wurde der Stand der Technik bei Kühlschmierstoffreinigungsanlagen ermittelt. Kernstück der Arbeit bildete die Entwicklung eines neuen Reinigungssystems. Dazu wurde auf den Produktentwicklungsprozess und dessen Untergliederungen näher eingegangen. Darauf aufbauend wurden zunächst Konzepte für die Feststoffabscheidung aus wassergemischten Kühlschmierstoffen entwickelt. Die entwickelten Konzepte wurden im Anschluss mittels einer Nutzwertanalyse bewertet. Dabei wurde das Konzept Sedimentationsbeckens mit integrierten Plattenfilterelementen als Bestvariante im Sinne der Aufgabenstellung ausgewählt. 20

Abschlussarbeiten Florian Fräßdorf Fertigungsgerechte Bauteilgestaltung - Eigen- und Fremdmotorenanalyse Diese Arbeit betrachtet im Sinne der Technologiefrüherkennung einen Vergleich zwischen Produkten der Daimler AG und Fremderzeugnissen nach festgelegten Kriterien. Solch ein Vergleich wird als Benchmark bezeichnet und beinhaltet neben der Betrachtung der gewählten Vergleichspartner auch die Bewertung bestimmter Leistungskriterien, sowie die Darstellung von möglichen Technologietrends als Optimierungsansätze für eigene Produkte. Im Rahmen der Diplomarbeit wurde eine Vorgehensweise für Benchmark-Projekte zur Eigen- und Fremdmotorenbetrachtung entwickelt. Diese Vorgehensweise beinhaltet eine Methodik zur zielorientierten und systematischen Erzeugnisstrukturierung, die den Ausgangspunkt für Untersuchungen zum Vergleich verschiedener Produkte darstellt, sowie eine zweite Methodik zur Produktbewertung, die es ermöglicht Informationen, die bei Produktbetrachtungen generiert werden, auszuwerten und darzustellen. Diese Vorgehensweise zur Durchführung eines BM-Projektes wurde anschließend verifiziert. Nach der Erstellung der Methodik zur Produktbetrachtung und -bewertung wurde diese am Beispiel der Pleuelstange an zwei Fallstudien durchgeführt. Dabei erfolgte die erste Fallstudie zur Optimierung der erstellten Abläufe, während die zweite Fallstudie das Ziel verfolgte, Informationen und Optimierungsansätze zu eigenen Produkten zu generieren. Den Abschluss der Arbeit bildet die Zusammenfassung der Ergebnisse mit Ausblick auf weitere Benchmark-Projekte. Markus Haehnel Steuerung für ein konfokales Laser-Scanning-Mikroskop mit einer lateralen Auflösung im submikrometer-bereich In der Diplomarbeit wurde ein Steuerungskonzept für ein existentes konfokales Laser-Scanning Mikroskop entworfen. Neben der reinen Softwareentwicklung wurde ebenfalls ein neues Konzept zum Abtasten der Probenoberfläche entwickelt. Eine Variante, bei der die Optik feststehend ist und die Probe bewegt werden kann, wurde bevorzugt. Für den Steuerungsentwurf wurde auf die Grundlagen der ereignisdiskreten Systeme zurückgegriffen. Ein Situationsgraph wurde erstellt und darauf aufbauend ein Automat entworfen. Bevor die Umsetzung in LabView erfolgte, wurden Regeln erstellt, um die Wiederverwertbarkeit und Lesbarkeit des Quelltextes zu erhöhen. Zum Test der Steuerung wurden verschiedene Simulationen erstellt, die die Bewegung der Piezoaktoren und die Messwerte der Avalanchediode simuliert. Aus den einzelnen Spannungswerten wurde durch den Algorithmus eine Teilfläche erstellt, so dass es mit diesem Vorgehen möglich war, die Steuerung zu testen und ihr Verhalten in verschiedenen Situationen zu bewerten. Zusammenfassend kann man sagen, dass es mit dem entwickelten Antriebskonzept und der Steuerung möglich ist, die Oberfläche mit einer Schrittweite abzutasten, die weit unterhalb der halben Wellenlänge liegt. Die absoluten Fehler konnten innerhalb der Simulation auf unter 30nm gesenkt werden. 21

Abschlussarbeiten Andre Grafe Reproduzierbare Preformfertigung für textilverstärkte Kunststoffe durch Kleb- und Laserfixierung Den ersten Teil des Aufgabenbereiches bildete die Klebfixierung von Glasfasergeweben. Nach einem umfangreichen Klebstoffscreening im Bereich der Schmelz- und Polymerisationsklebstoffe wurde der Handauftrag der Klebstoffe realisiert. Danach wurde der Auftrag der beiden Photobondklebstoffe Delo 4436 und Delo 4468 mit dem Roboter ISR 4404 vorgenommen, der sich durch die niedrige Viskosität der Klebstoffe recht schwierig gestaltete, im zweiten Roboterversuch dennoch gut gelang. Die Ergebnisse der 4-Punkt-Biegeprüfung beider Versuche zeigten, dass die Photobond- KS kein gutes Fixiermedium sind, da sie als Fremdkörper im Faser-Matrix-Verbund negative Einflüsse auf die Festigkeit haben. Die Brüche zeigten klare Delaminationen zwischen Matrix und Faser. Den zweiten Aufgabenbereich stellte die Laserfixierung dar. Nachdem das Parameterscreening für die Workstation des Nd:YAG-Lasers CLA050 abgeschlossen war, wurden die Erzgeometrien, wie sie auch bei der Klebfixierung genutzt wurden, fixiert. Das Material war nun eine Glasfaser mit eingeflochtenen Polypropylenfäden, die zugleich die Matrix im Verbund bildeten. Die später erfolgte 4-Punkt-Biegeprüfung zeigte, dass fixierte Verbunde ca. 15 % geringere Kraftwerte besaßen als unfixierte. Die Ursachen dafür lagen bei einer möglichen Pyrolyse von PP und möglicher Glasfaserzerstörung während der Fixierung. Für die Machbarkeit einer robotergekoppelten Laserfixierung wurden am Zuschnittsmodell Fixierversuche mit der 1D- Bearbeitungsoptik OS H 20 L des Nd:YAG-Laser durchgeführt. Auch hier konnten gute Ergebnisse erzielt werden, die jedoch nur optischen Kriterien entsprachen. Aufschmelzungen und ein guter Verbund von Schuss- und Kettfäden waren zu erkennen. Die 4-Punkt-Biegeprüfung entfiel an dieser Stelle. Die zur robotergekoppelten Laserfixierung notwendigen Programme werden mit Hilfe von Visual PathBuilder generiert. Aus einem 3D-Formwerkzeug wurde mit der Software TopSolid ein 2D-Zuschnitt erzeugt, der Zonen auftretender Scherbeanspruchungen zeigt, die später fixiert werden sollen. Die Offline-Programmierung gelang hier sehr gut und stellt zukünftig eine schnelle und einfache Variante der Roboterprogrammgenerierung dar und ist für spätere Anwendungen in der Kleb- oder Laserfixierung einsetzbar. Sebastian Hampsch Parameteroptimierung beim Glattwalzen zylindrischer Proben bis zu einer Härte von 55 HRC im Einstech- und Durchlaufverfahren Die vorliegende Arbeit behandelt das spitzenlose Glattwalzen von gehärteten Werkstücken mit einer Härte von 40 bis 55HRC im Einstech- und Durchlaufverfahren. Für diese Versuche wurden unbeschichtete Standard- und beschichtete Werkzeuge eingesetzt. Die Versuchsparameter waren der Werkstückdurchmesser, die Walzkraft und die Vorbearbeitungsrautiefe. Anhand der Veränderung von charakteristischen Oberflächenkennwerten der Werkstücke (z.b. Rautiefeneinebnung) vor und nach dem Walzprozess wurden die Einsatzgebiete und grenzen des vorliegenden Bearbeitungskonzeptes für die Hartglattwalzbearbeitung definiert. Abschluss der Arbeit bildet eine Defizitanalyse des bestehenden Maschinen- und Werkzeugkonzeptes. Im Ausblick wird auf Basis dieser Analyse ein Werkzeugentwicklungskonzept vorgeschlagen, welches zur Überwindung der Defizite geeignet ist. 22

Abschlussarbeiten Hubert Höfer Laserschweißbare Leichtbau-Bewegungseinheit für die Zweikopf- Laserschneidanlagen der TruLaser Serie 7000 Bei der Firma Trumpf Sachsen wurde die 2D-Laserschneidanlage TruLaser 7040 im Rahmen der Weiterentwicklung mit einem CFK-Träger ausgestattet. Der CFK-Träger und weitere neuentwickelte Baugruppen (z.b. Z-Achsantrieb mit Linearmotor) der Bewegungseinheit steigern die Dynamik und Präzision der Maschine erheblich. Das Ziel dieser Arbeit ist die konstruktive Gestaltung eines laserschweißbaren Querträgers, der zu den mechanischen Schnittstellen des CFK-Trägers kompatibel ist, ähnliche statische und dynamische Kennwerte wie dieser besitzt und sich bzgl. der Fertigungskosten am derzeitigen manuell geschweißten Stahlblechträger orientiert. Für den in Bewegungsrichtung optimierten Trägerquerschnitt wurde ein laserschweißgerechtes Querträgermodell erarbeitet. Die Schweißtechnologie und der Vorrichtungsbau wurden bereits mit der Blechfertigung von TW Ditzingen abgestimmt. Die statische Durchbiegung infolge des Eigengewichts erreicht noch nicht die Werte des konventionell geschweißten Blechträgers. Der Trägerkernquerschnitt besitzt noch ausreichende Reserven für die Verbesserung der Durchbiegung. Christian Jordan Verfahrensoptimierung zur Herstellung thermisch gespritzter Hartmetallschichten zum Einsatz unter Rollermüdung In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften und die Spritzarbeitung des bisher kaum verwendeten Werkstoffe WC-(W,Cr) 2 C-Ni untersucht. Die Legierung stand von fünf verschiedenen Herstellern zur Verfügung und wurde mit dem K2-HVOF-Spritzsystem nach jeweils vom Hersteller empfohlenen Parametern verspritzt. Das Pulver, das zu der Schicht mit den besten Eigenschaften führte, wurde im Anschluss einer ausführlichen Spritzanlagen-Parametrisierung unterzogen. Das Herstellungsverfahren der Pulver hat einen bedeutenden Einfluss auf die Pulvermorphologie. Durch die Untersuchungen stellte sich heraus, dass die Schichteigenschaften in engem Zusammenhang mit der Pulvermorphologie stehen. Schichten, deren Ausgangspulver nur einen geringen Anteil an Wolframkarbid aufwiesen, haben ebenfalls einen geringen Gehalt dieses Hartstoffes. Es wurde auch gezeigt, dass mit den agglomeriert/gesinterten Pulvern eine homogene verschleißfeste Schicht aufgebaut werden kann. Der Anteil des WC in der Schicht trägt maßgeblich zu ihrer Härte und zur Verschleißbeständigkeit bei. Im Anschluss wurden mit den optimierten Parametern auf ungehärteten Proben für den Wälzverschleißtest angefertigt. Eine dünne Schicht von 0,1 mm konnte den geforderten Belastungen in diesem Test nicht standhalten. Dagegen bestanden die Proben mit einer Schichtstärke von 0,6 mm den Test erfolgreich. Ein Grund für das Versagen der dünneren Schicht kann darin liegen, dass das Maximum der Hertz schen Pressung nicht innerhalb der Schicht, sondern im ungehärteten Substrat lag, während es bei einer 0,6 mm dicken Schicht innerhalb der Schicht liegt. Sie konnte deshalb höheren und mehr Belastungszyklen widerstehen. Eine erste Beschichtung eines Praxisbauteils (Förderschnecke) zeigte, dass mit den gewonnenen Kenntnissen bereits jetzt industrielle Beschichtungen möglich sind, weshalb das untersuchte Stoffsystem ein sehr großes Potential besitzt in Hinblick auf bessere Schichteigenschaften bei erhöhter Wirtschaftlichkeit. 23

Abschlussarbeiten Christoph Kowanda Untersuchungen zur Überführung der Schneidtechnologie von 2D- Wasserabrasivstrahlen von holzartigen Werkstoffen und Werkstoffen mit hoher Feuchtigkeitsaufnahme auf rotationssymmetrische Bearbeitung Die vorliegende Arbeit behandelt die Verfahrensgrundlagen der Wasserstrahlbearbeitung sowie die Beschreibung des konventionellen Verfahrens zur Drehbearbeitung von Holzwerkstoffen. Die speziellen Eigenschaften von Holzwerkstoffen werden erläutert. Es wurde ein mathematisches Modell zur Überführung der 2D-Schneidtechnologie in die rotationssymmetrische 3D-Bearbeitung erstellt. Mit dem Wasserstrahl wurden Keil- und Drehversuche nach einem vorher festgelegten Versuchsplan an einer Trumatic WS 2500 von der Firma Trumpf durchgeführt. Bei den Versuchen wurden neben den Naturhölzern Kiefer, Buche und Eiche die Holzwerkstoffe Lignostone und Mitteldichte Faserplatte, kurz: MDF, sowie Granitstein bearbeitet. Ausgewertet wurden die Maßhaltigkeit, die Oberflächenqualität und die Wasseraufnahme der Proben. Auf den Ergebnissen aufbauend wurden Schlussfolgerungen zur technischen Machbarkeit und Weiterentwicklung des Verfahrens als Alternative zur Drehbearbeitung von Holzwerkstoffen getroffen. Roberto Puschmann Onlinemessung der Schichtdicke thermisch gespritzer Schichten Ziel der Diplomarbeit war es ein Messverfahren zur Online-Messung der Schichtdicke thermisch gespritzter Schichten zu qualifizieren. Hierfür wurden verschiedene standardisierte Messverfahren theoretisch auf ihre Eignung überprüft. Die theoretischen Betrachtungen ergaben, dass für die Online- Schichtdickenmessung das Lichtbandmikrometer und die Laser-Triangulation am besten geeignet sind. Die beiden Messverfahren wurden in verschiedenen Messversuchen getestet, bei denen eine Probewalze mittels des Plasmaspritzens und des Hochgeschwindigkeitsflammspritzens beschichtet wurde. Die dabei gewonnen Online-Messwerte wurden anschließend mit Messwerten von etablierten Offline-Schichtdickenmessgeräten verglichen. Auf der Grundlage der in dieser Diplomarbeit erlangten Erkenntnisse und mit spezieller Regelungstechnik ließe sich mit beiden vorgestellten Messverfahren ein industrietaugliches Messgerät zur Online-Schichtdickenmessung für die thermische Spritztechnik realisieren. 24

Abschlussarbeiten Jörg Spatzier Herstellung und Charakterisierung von karbidhaltigen Verschleißschutzschichten mittels Laser-Pulver-Auftragschweißen Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden die Eigenschaften und das Schweißverhalten bisher kaum verwendeter, hartstoffhaltiger Verschleißschutzschichten bei der Verarbeitung mittels Laser-Pulver-Auftrag (LPA) untersucht. Dabei kamen feinkörnige Hartstoffpulverlegierungen auf Titankarbid-(TiC) und Vanadinkarbisbasis (VC) zum Einsatz. Mit diesen Pulvern wurden umfangreiche Grundlagenversuche zur Parameteroptimierung durchgeführt. Dabei erfolgen anhand der erzeugten Schichten eingehende Untersuchungen zur Strukturausbildung der Hartstoffpartikel und den Gefügezusammensetzungen der Schichtmatrix. Im Hinblick auf den Einsatz in der Warmumformung wurde neben Abrasivverschleißtests auch ein spezieller Warmverschleißtest bei Temperaturen von über 600 Grad durchgeführt. Zur Bewertung der Eigenschaften der warmfesten Hartstoffschichten kam ein hochfester, vergüteter und nitrierter Warmarbeitsstrahl (1.2367) zum Einsatz. Die Ergebnisse der Verschleißversuche haben gezeigt, dass der Verschleißwiderstand hartstoffverstärkter Schichtsysteme auf TiC- und VC-Basis im Vergleich zu einem nitrierten Warmarbeitsstrahl 1.2367 um Größenordnungen verbessert werden kann. Im Zuge dieser Arbeit konnten komplexe Werkzeuggravuren vollständig und fehlerfrei mit der Hartmetalllierung Stellite 21 konturnah beschichtet werden. Anke Voigt Marktanalyse für ein polnisches Unternehmen Die mit der Verwirklichung des europäischen Binnenmarkts angestrebte Freizügigkeit von Waren, Dienstleistungen, Personen und Kapital bildet die Grundlage für einen schnellen internationalen Technologie- und Wissenstransfer, der zum Ziel hat, die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen durch die Verbreitung von Innovationen und die Beherrschung zukunftsträchtiger Technologien zu sichern. Das betrachtete Unternehmen CET Consulting, Engineering & Technologies sp. z o. o. in Breslau besetzt das Feld der grenzüberschreitenden Technologieberatung mit Fokus auf mittel- und osteuropäische Länder. Die CET ist eine Kooperation aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus dem Bereich der Produktionstechnik mit hohen gegenseitigen Gewinnpotenzialen zum Zweck der Realisierung von Forschungsergebnissen in markttauglichen Produkten. Die CET erbringt wissensbasierte Dienstleistungen für Unternehmen in den Bereichen Material- und Bauteiltests, Forschung und Entwicklung, Produktionsprozessplanung und optimierung, Produktentwicklung mit CAD und Simulation sowie Lean Manufacturing insbesondere für die Luftfahrt-, Automobil- und Schienenfahrzeugindustrie. Dabei trifft das Unternehmen auf besondere Bedingungen in Polen. Mit dem anhaltenden Transformationsprozess und dem EU-Beitritt stellt Polen inzwischen einen attraktiven Unternehmensstandort und Markt dar, der sich durch ein hohes Wirtschaftswachstum auszeichnet und zudem geografisch günstig in der Mitte Europas gelegen ist. Grenzüberschreitende technologieorientierte Forschungs- und Entwicklungskooperationen bedürfen einer guten Koordination zwischen den beteiligten Partnern, um die Risiken des Scheiterns gering zu halten. Sie werden daher mit zahlreichen und vielfältigen Förderinstrumenten vor allem der Europäischen Union unterstützt. Eine derartige Förderung bietet sich auch für die angestrebten Projekte der CET an. 25

Abschlussarbeiten Thomas Weinrich Entwicklung komplexer prozessnaher Urformwerkzeuge zur Untersuchung und Bewertung der Eignung der MELATO-Technologie für den Lederfaserguss Lederfasern werden durch Zerkleinerungsprozesse als Rohstoff gewonnen und durch Filtrations- und Umformprozesse zu bahnenartigen Lederfaserwerkstoffen (LEFA) verarbeitet. Zur rationellen Herstellung von LEFA - Formteilen werden komplexe Form- und Filterwerkzeuge benötigt, die eine direkte Formerzeugung mit LEFA ermöglichen. In der Diplomarbeit werden geeignete technische Lösungen aufgezeigt, ausgelegt und hinsichtlich ihrer Eignung für den Lederfaserguss bewertet. Mittels verschiedener Klassifizierungsmethoden der Konstruktionslehre wird der Fertigungsprozess in Teilfunktionen aufgegliedert, die benötigten Werkzeuge werden charakterisiert. Daraus werden Vorzugsvarianten für die Werkzeug- und Prozessgestaltung abgeleitet und deren Eignung für den Lederfaserguss durch experimentelle Untersuchungen mit MELATO - Formwerkzeugen geprüft. Die MELATO - Technologie (Metal Laminated Tooling), bei der durch schichtweisen Aufbau von Blechen eine Formbildung erzeugt wird, ist für die Werkzeugherstellung besonders geeignet und bildet in Verbindung mit einer neuartigen Kanalführung und der großen Formenvielfalt einen flexiblen Grundbaustein für den Lederfaserguss. 5.1.3 Belegarbeiten Wolfram Backe Nutzung von RFID's zur durchgängigen Erfassung von Werkzeug-, Verschleiß- und Prozessdaten Andre Boedecker Schadstofferfassung an Werkzeugmaschinen während der Oberflächenbearbeitung Martin Berndt Engspaltschweißen mit Faserlaser und Hochgeschwindigkeitsscanner Matthias Dietrich Bewertung der statischen Eigenschaften von Laserschweißnähten Florian Fräßdorf Bestimmung der Rauheit von Fügeteiloberflächen nach verschiedenen Verfahren 26

Abschlussarbeiten Markus Haehnel Varianten des Rapid Prototyping Marco Heitmanek Lokales Verfestigen von Feinblechstrukturen durch Laserbehandlung Frank Herrmann Aufbau und Optimierung eines scannenden Konfokal-Mikroskops Tobias Kaiser Einsatz eines Diodenlasers zum Löten von Bördelnahtverbindungen im Stahlkarosseriebau Danilo Kranz Konzeption und Realisierung einer Regelstrecke zur Minimierung des Fokusshits André Mehlhorn Laser-Pulver-Auftragschweißen von Spritzgusswerkzeugen aus Gusseisen Peter Müller Laserstrahlschweißen von Titan- u. Nickellegierungen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie Roberto Puschmann Aufbau und Test eines konfokalen Mikroskops Peter Rauscher Untersuchungen zur Bewegungsprogrammierung einer Großfeld Remote - Bearbeitungsoptik für Hochleistungs-Faserlaser Matthias Schaller Konstruktion von Komponenten eines Laserbearbeitungskopfes Björn Ulrichsohn Ermittlung von Werkstoffkenndaten und Prozessparametern für die Laserbearbeitung mit anschl. Klebstoffauftrag von Dünnschichtsolarzellen Stefan Zänker Entwicklung und Testung von Einzelwerkzeugen an einer Grabenfräsmaschine 27

Abschlussarbeiten Erik Thiel Möglichkeiten des Trennens von Blechen und Profilen 5.1.4 Projektarbeiten Andre Bandowski Erarbeitung eines Konzeptes für eine zentrale Kühlschmierstoffanlage mit minimierten Anlagenvolumen als Baukastensystem Grit Mayer Gestaltung eines Montagearbeitsplatzes nach Synchronen Produktionssystem (Synchro) der Trumpf Sachsen GmbH Christian Städel Untersuchung des Tauschierens zum Verbinden von ebenen Halbzeugen Mathias Thaut Untersuchung des Einflusses von Licht unterschiedlicher Wellenlängen und Intensitäten auf Alterungsprozesse von textilen und ledernen Kunstgegenständen Markus Haehnel Auslegungsmöglichkeiten von lamellierten Schneidwerkzeugen Rahel Wagner Verfahren der Oberflächen- und Schichttechnik Wolfram Backe Vakuumtechnik Anja Kleinert Reinraumtechnik 28

Abschlussarbeiten 5.2 Professur für Fertigungsmesstechnik und Qualitätssicherung 5.2.1 Diplomarbeiten Ralph Krust Konzeption und Evaluierung eines Qualitätsregelkreises zur Fertigung von Instrumententafeln In der vorliegenden Arbeit wurde eine Konzeption und Evaluierung eines Qualitätsregelkreises zur Fertigung von Instrumententafeln erstellt. Im Fertigungsprozess von Instrumententafeln ist die Funktion der Beifahrerairbagklappe in serienbegleitenden Prüfungen zu prüfen. Zu Beginn der Arbeit wurden bei auffälligen Prüfergebnissen nur vereinzelte Aktivitäten durchgeführt, für die kein konzeptioneller Prozessablauf vorhanden war. Die Untersuchung einzelner bekannter und veröffentlichter Qualitätsmethoden mit ihren jeweiligen Erfolgsquotienten bildete die Grundlage zur Ermittlung eines geeigneten Prozess- Anforderungmodells unter Berücksichtigung von Branchenvorgaben. Im Zuge der Arbeit entstand ein verallgemeinertes Ablaufkonzept des Problemlösungsprozesses in Form eines Qualitätsregelkreises. Nach Abschluss der Konzeption wurden die inneren Abläufe des Qualitätsregelkreises spezifiziert. Daraus entstand eine neu definierte Problemlösungsmethode anhand eines modellierten und standardisierten Ablaufs. Integrierte Checklisten und quantitative Vergleichsmöglichkeiten zwischen konform und nicht-konform unterstützen die Problemlösung. Die Dokumentation und wiederkehrende Zuführung erzielter Ergebnisse in den Unternehmensprozess erhöht den effizienten Ressourceneinsatz und unterstützt aktiv bei einer effektiven Problemlösung und -vermeidung. 29

Abschlussarbeiten 5.3 Professur für Fügetechnik und Montage 5.3.1 Dissertationen Volker Johne Geometrische und kinematische Einflüsse auf die Prozesssicherheit der industriellen Schraubmontage Martin Falk Majohr Heuristik zur personalorientierten Steuerung von komplexen Montagesystemen 5.3.2 Diplomarbeiten Claudia Keibler Setzen von Lötbolzen in Bauteile aus Stahl und Aluminium Mathias Krätzsch Laserinduktionsschweißen von hochfesten Feinkornbaustählen Susanne Rost Verbesserung der Längspressprozesse durch Beschichtung mit dem Gleitmittel für die Benzindirekteinspritzung Helfried Zabel Simulation von zeitkritischen Handhabungs-, Transport- und Verfahrensprozessen bei der Konzeptentwicklung von Produktionsmaschinen Alexander Kamka Simulation und Validierung von Parameterfeldern beim Widerstandspunktschweißen hochfester Stähle 30

Abschlussarbeiten Erwan Siewert Steigerung der Leistungsfähigkeit des Plasmastichlochschweißens durch gezieltes Ausnutzen physikalischer Effekte im Bereich des Lichtbogens und des Stichlochs Markus Busenbach Systematische Untersuchung von Taktungsprozessen in der Strukturmontage Erik Paul Liebner Mechanisches Fügen pressgehärteter Vergütungsstähle Jochen Freitag Simulationsbaustein für die Diagnose der SPS- und Roboterfunktionen in Roboterzellen der Firma Ligmatech Martin Heinze Entwicklung eines vollautomatisierten Prozesses für den Sitzeinbau in der Automobilindustrie Cornelia Zimmer Prozessführung beim NIR-Löten von Aluminium-Solarabsorbern mit berührungsloser Temperaturüberwachung Johannes Wendt Verbindung neuartiger Photovoltaik-Zellen aus kristallinem Silizium zu Strings durch Löten Michael Meißner Entwicklung eines pyrometergeregelten Lötverfahrens für die Verbindung von Einzelzellen in der Fertigung photovoltaischer Module Marcel Timper Untersuchung von widerstandspunktgelöteten Mischverbindungen aus warmumgeformten 22MnB5 mit AlMgSi-Blech unter Nutzung von MSG-Lotdepots Michael Dreher Untersuchung der Verbindungseigenschaften und -festigkeiten von reibgeschweißten Maßelementen an höherfesten Stählen im Karosseriebau Jan Unger Laserstrahlgeschweißte Haut-Stringer-Elemente in Hutbauweise aus AlMgSc-Werkstoffen 31

Abschlussarbeiten 5.3.3 Belegarbeiten Tobias Melzer Charakterisierung von Metallplättchen unterschiedlicher Werkstoffe und Beschichtungen mit der Wirbelstromtechnik Martin Olesch Magnetische Lichtbogenablenkung zur Kompensation von Blaswirkung Dazhi Zhang Statistische Betrachtungen qualitätsrelevanter Daten unter besonderer Berücksichtigung unterschiedlicher Verteilungsfunktionen und Methoden Fabian Dello Ermitteln der Elektrodenstandmenge beim Widerstands-Punktschweißen beschichteter hochfester Bleche Peter Meisel Einfluss variierender Beschichtungen und Aufheizraten auf die Verbindungsfestigkeit beim Kleben von Aluminiumblechen Sebastian Schulze FEM Simulation der Einbringung von Funktionselementen in ausgewählte Blechwerkstoffe Julien Mertiner; Nathalie Hong Weiterentwicklung eines Simulationstools für die personalorientierte Simulation 32

Abschlussarbeiten 5.3.4 Projektarbeiten Alexander Schütze Möglichkeiten der Fertigung von Durchbrüchen an Nieten Dazhi Zhang Optimierung des Montageprozesses durch Reduzierung von Stopfen an der neuen S-Klasse BR221/216 Manuel Stompe Optimierung des Vormontagebereiches Bremsleitung Florian Woelke Prozessanalyse der Panamera-Fertigung Jan Schmid Zweikomponenten-Kleben im Karosseriebau Matthias Hantzsch Vergleich der Eigenschaften von MSG- und plasmageschweißten Verbindungen an Blechen aus X60Mn23 Christian Denkert Kleben von Karosseriegehäusekomponenten an Industriegetrieben am Beispiel eines Getriebemontagedeckels Rene Stäber Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Geschwindigkeit und Setzenergie sowie der Randbedingungen bei der Direktmontage Matthias Schaller Simulation der Vorgänge in der Aluminiumdeckschicht während des Aufheizvorganges beim Ofenlöten Stefan Giering Bestimmung des Kraftreinleitungsfaktors mittels FEM-Simulation am Beispiel eines Pressenrahmens 33