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    Empirische Untersuchung eines hybriden Simulators zur ganzheitlichen Erlebbarkeit neuer Fahrzeuginterieur-Konzepte
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Hartfiel, Bert
    Im modernen Automobilbau ist das ganzheitliche Kundenerlebnis (engl. User Experience) mit dem Fahrzeug ein zentrales Kaufkriterium. Daher ist auch im Entwicklungsprozess eine starke Kundenzentrierung von entscheidender Bedeutung. Interaktive Entwicklungswerkzeuge werden deshalb bereits seit Jahrzehnten vor allem in frühen Entwicklungsphasen eingesetzt, um neue Fahrzeugkonzepte subjektiv erleben und evaluieren zu können. In Bezug zu einer ganzheitlichen Erlebbarkeit neuer Fahrzeuginterieur-Konzepte stoßen vorhandene Entwicklungswerkzeuge jedoch an ihre Grenzen. Aus diesem Grund wurde ein neuartiger Simulator als Hybride aus dynamischen Fahrsimulator und variablem VR-Prüfstand entwickelt. Im Rahmen dieser Arbeit wird dieses Tool mithilfe von drei Validierungsstudien umfassend untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass neben einer gesteigerten physikalischen Validität auch die verhaltensbezogene Validität bei der Ausführung primärer Fahraufgaben in diesem Simulator erhöht ist. Es wird jedoch auch deutlich, dass der aktuelle Entwicklungsstand dieses Tools noch nicht für die valide Evaluierung sekundärer und tertiärer Fahraufgaben geeignet ist und Weiterentwicklungen erforderlich sind.
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    Modellbasierte Prozessvorhersagen für das Bürstspanen mit gebundenem Schleifmittel.
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Sommerfeld, Christian
    ;
    Das Bürstspanen mit gebundenem Schleifmittel ist ein industriell vielfach eingesetztes Fertigungsverfahren zur Nachbearbeitung von technischen Oberflächen. Die Auslegung der dazugehörigen Bürstprozesse erfolgt jedoch in den meisten Anwendungsfällen auf Grundlage von zeitaufwändigen Vorversuchen und Erfahrungswerten. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zu ermöglichen, wird in dieser Arbeit ein besseres Verständnis zur Technologie des Bürstspanens mit gebundenem Schleifmittel von technischen Oberflächen aufgebaut. Dazu werden auf Grundlage von experimentellen Untersuchungen empirische Prozessmodelle erstellt, die Vorhersagen zur Produktivität von Bürstprozessen an Werkstücken mit einfacher Geometrie bereitstellen. Zusätzlich wird ein kinetisches Prozessmodell entwickelt, das an Werkstücken mit variierenden geometrischen Ausprägungen zur Berechnung der wirkenden Bearbeitungskräfte und der Bewegung der Schleiffilamente des Bürstwerkzeuges eingesetzt werden kann. Die kombinierte Anwendung der Prozessmodelle bietet schließlich die Möglichkeit Vorhersagen zur Wirtschaftlichkeit des Bürstprozesses für komplexe Werkstückgeometrien zu treffen, ohne zusätzliche experimentelle Untersuchungen durchzuführen.
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    Wasserabrasivinjektorstrahlen zum Formdrehen von Titanaluminid
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Flögel, Karsten
    ;
    Zu den kritischen Erfolgsfaktoren beim Wasserabrasivinjektorstrahlen zählen insbesondere die Wahl des geeigneten Abrasivmittels sowie die passenden Parameterwerte im Rahmen der Prozessauslegung. Obwohl die Bearbeitung mit dem Wasserabrasivinjektorstrahl nahezu ohne thermische Beeinflussung der oberflächennahen Randzone erfolgt, werden die industriellen Anwendungsmöglichkeiten weiterhin nur in geringem Maße ausgeschöpft. Die Prozessauslegung bei der Strahlbearbeitung rotierender Werkstücke basiert nach wie vor vordergründig auf Erfahrungswissen der Anwender. Die rückwirkungsfreie Strahlwirkung erfordert zusätzlich eine werkstoffspezifisch-empirische Prozessbeschreibung. Um eine wissensbasierte Prozessauslegung zum Formdrehen mit dem Wasserabrasivinjektorstrahl zu ermöglichen, werden in dieser Arbeit grundlegende Erkenntnisse zum Einsatzverhalten des Wasserabrasivinjektorstrahls bei der Konturbearbeitung eines Titanaluminid beschrieben. Ferner werden die Voraussetzungen für eine Übertragbarkeit auf weitere industrielle Anwendungsfälle geschaffen.
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    Prozesstechnologien für die funkenerosive Senkbearbeitung einer Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik mit reduzierter elektrischer Leitfähigkeit
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Wolf, Cora-Sophia
    ;
    Siliziumnitridkeramiken stellen aufgrund der gesteigerten Verschleißfestigkeit sowie Härte ein großes Potential für den Einsatz als Werkzeugwerkstoff bei der Glasformgebung mittels nicht-isothermen Blankpressens dar. Die genannten Eigenschaften erschweren allerdings die Werkzeugfertigung mit spanenden Verfahren. Eine Lösungsmöglichkeit stellt die funkenerosive Bearbeitung elektrisch leitfähiger Keramiken dar. Aufgrund der Komplexität der Funkenerosion stehen keine Kenntnisse für die wirtschaftliche Bearbeitung neu entwickelter Werkstoffe zur Verfügung. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Bereitstellung von Prozesstechnologien auf Basis grundlegender Erkenntnisse zur funkenerosiven Senkbearbeitung und zum Abtragverhalten einer neuen Siliziumnitrid-Titannitrid-Keramik. Dafür erfolgen Untersuchungen sowie Neuentwicklungen von Prozesstechnologien für Keramiken mit variiertem Titannitridgehalt. Die vorherrschenden Abtragmechanismen werden durch Gefüge- und Oberflächenanalysen bestimmt. Mit den Erkenntnissen der Arbeit wird eine Modellvorstellung zum Abtragverhalten der Keramiken abgeleitet. Abschließend erfolgt die Fertigung eines Demonstrators.
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    Microstructure and Mechanical Properties of Refill Friction Stir Spot Welding of AM50 Cast Magnesium Alloy
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Fu, Banglong
    Magnesium (Mg) alloys have been considered as an important material in aerospace, sport, electrical, railway systems and, most importantly, in automotive industry, which comprises 80% of Mg usage. In order to enlarge its usage, appropriate welding methods should be investigated. Refill friction stir spot welding (refill FSSW) is a novel solid-state welding technology. Due to the significant merits of keyhole-free weld, improved mechanical properties, etc., it has been successfully used for the welding of Al-based similar and dissimilar combinations. However, studies concerned with Mg alloys are limited. The feasibility of refill FSSW of casting Mg alloy AM50 was investigated firstly. Defect-free welds with flat surface and high performance were obtained successfully. Moreover, a modified method, differential rotation refill FSSW (DR-refill FSSW), was developed. DR-refill FSSW provides a new and effective strategy for improving the performance of spot welds based on microstructural engineering.
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    Optimierung der optischen Eigenschaften diamantzerspanter Beugungsgitter mit mehreren Freiheitsgraden durch Minimierung der Maschinenkinematik
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Jagodzinski, Marco
    Die Dissertationsschrift befasst sich mit der spanenden Fertigung von gekrümmten, aberrationskorrigierenden Blaze-Gittern durch ultrapräzise Werkzeugmaschinen und fokussiert die Beziehungen zwischen den optischen Eigenschaften der Gitterelemente und der Fertigungskinematik. Zur Verknüpfung der optischen Eigenschaften mit den kinematischen Einflüssen werden Parameteruntersuchungen bezüglich der erreichbaren Wellenfrontfehler und der Einflüsse der Mikrogeometrien auf die Beugungseffizienz und das Streulichtniveau beschrieben. Auf Basis der Berechnungen und Modelle erfolgt eine Prognose der erreichbaren optischen Eigenschaften von Kinematiken mit unterschiedlicher Komplexität. Die Ergebnisse werden an planen und gekrümmten Beugungsgittern validiert. Die Arbeit verknüpft die Einflüsse der Fertigungskinematik mit der optischen Funktion gekrümmter aberrationskorrigierter Beugungsgitter. Die optimale Fertigungskinematik kann somit anwendungsspezifisch selektiert werden, wodurch Perspektiven bezüglich der qualitativen Verbesserung von bestehenden als auch neuartigen Gitterkomponenten und Systemen eröffnet werden.
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    Untersuchungen zur Beeinflussung der Geometrie und Werkstoffeigenschaften laserimplantierter Werkzeugstahloberflächen sowie zum tribologischen Einsatzverhalten
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Spranger, Felix
    In einer Vielzahl technischer Anwendungen spielt die Schaffung und Aufrechterhaltung eines definierten tribologischen Verhaltens zwischen in Kontakt tretenden Wirkflächen für die Funktionalität von Bauteilen oder Werkzeugen eine entscheidende Rolle. Verfahren der Oberflächentechnik verfolgen das Ziel, entweder durch eine Manipulation der Werkstoffeigenschaften oder durch eine Strukturierung der Wirkfächen diese anzupassen. Obwohl erhabene Mikrostrukturen großes Potenzial zur gezielten Manipulation zeigen, wurden diese bislang wenig betrachtet, da sie anfällig für Verschleiß sind und nur schwer hergestellt werden können. Mit der Laserimplantation ist ein Verfahren bekannt, welches diese Hemmnisse überwindet und eine Generierung verschleißbeständiger, erhabener Mikrostrukturen (Implants) durch ein gepulstes Laserdispergieren keramischer Hartstoffpartikel in Wirkflächen zulässt. Um eine breite Nutzbarkeit zu erreichen, wird in dieser Arbeit eine Erweiterung des Prozessverständnisses forciert, sodass die geometrischen als auch werkstofftechnischen Implanteigenschaften zielgerichtet manipulierbar werden. Des Weiteren wird die tribologische Wirkweise implantierter Oberflächen betrachtet.
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    Spanbildungsmodellierung unter Berücksichtigung von in situ Dehnungsmessungen bei der Zerspanung mit geometrisch bestimmter Schneide
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Henze, Steffen
    In dieser Arbeit werden neuartige Erkenntnisse über die Vorgänge in der Spanbildungszone während der Spanbildung beschrieben. Durch die Verwendung von hochenergetischer Röntgenstrahlung wird der sich einstellende Spannungszustand in der Spanbildungszone experimentell bestimmt. Diese Erkenntnisse dienen zur Aufstellung eines Spanbildungsmodells und der Entwicklung einer numerischen Zerspanungssimulation.
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    CFK-Module zur adaptronischen Kompensation thermisch induzierter Winkelverlagerungen an Werkzeugmaschinen
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Marcks, Philipp
    Thermische Verlagerungen an Werkzeugmaschinen sind bis heute ein unmittelbar qualitätsbeeinflussendes Kriterium. In Abhängigkeit der Werkzeugmaschinenstruktur sind diese mitunter sehr schwer bis gar nicht kompensierbar. Eine Methode, thermisch induzierte Winkelverlagerungen unabhängig von der Anzahl der angetriebenen Achsen zu kompensieren, wird im Rahmen dieser Arbeit untersucht und im Ergebnis als adaptronisches System vorgestellt.
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    Geschäftsmodellentwicklung in KMU
    (Fraunhofer Verlag, 2022)
    Steinhöfel, Erik
    Einzelne Innovationen auf Ebene von Produkten, Prozessen und Geschäftsmodellen verlieren für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Vor diesem Hintergrund stellt diese Arbeit eine erprobte, praxisorientierte Methode bereit, um die komplexe Aufgabe der kontinuierlichen Geschäftsmodellentwicklung systematisch und strukturiert in kleinen und mittleren Unternehmen umzusetzen.