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Entwicklung einer neuartigen Prüfanlage zur Prüfung von Bauelementen aus Formgedächtnisteilen
(2004)
Im Rahmen des Forschungsvorhabens, unterstützt durch das Förderprogramm des BMBF „Anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen“ (aFuE), soll eine voll automatisierte, universale Prüfanlage gebaut werden mit deren Hilfe es möglich ist, das Verhalten von Formgedächtnislegierungen (FGL) bei der Variation verschiedener Parameter zu ermitteln. Die Prüfanlage soll in erster Linie sehr genau die Phasenumwandlungstemperaturen der Formgedächtnislegierungen ermitteln, um damit einen tieferen Einblick in die metallkundlichen Hintergründe zu gewinnen. Aber es gibt auch weitere Anwendungen wie zum Beispiel das so genannte „Training“, indem man durch gezielte thermische und mechanische Belastungen den FGL verschiedene Formgedächtniseffekte trainiert. Ein weiteres Ziel des Forschungsvorhabens ist das Erstellen einer Prüfnorm für FGL die den gesamten Prüfablauf dokumentieren und ergänzen wird. Letztendlich soll die Prüfeinrichtung eine Plattform für die Weiterentwicklung der existierenden FG-Anwendungen sein, sowie die Einsatzmöglichkeiten dieser Werkstoffe zu erweitern. Da es derzeit keine Normung für Bauteile aus FGL gibt, soll in den erfolgten Tests ein Vorschlag für eine FG-Normung gemacht werden. Förderkennziffer 17 092 02
Der Einsatz von adaptiv arbeitenden Sicherheitssystemen im Kraftfahrzeugbereich wird ständig zunehmen. Im vorliegenden Projekt soll ein einfach arbeitendes und schnellschaltendendes Aktorprinzip mit Hilfe des Einsatzes von Formgedächtniselementen realisiert werden. Ein solch kostengünstiges und sehr sicher arbeitendes System wird nicht nur vorhandene teure und aufwendige Systeme ersetzen können, sondern es wird auch durch die hohe Integrierbarkeit und günstige Recyclebarkeit den Einsatz von Aktoren im Kraftfahrzeugbereich erhöhen. Gegenstand dieses Projektes ist die werkstoffkundliche Entwicklung eines adaptiven Sicherheitssystems mit Formgedächtnislegierungen zum Einsatz in Kraftfahrzeugen. Durch die spontane Umwandlung der FGL beim Überschreiten einer kritischen Temperatur, können sehr schnell und funktionssicher Linearbewegungen ausgeführt werden. Das Problem der Langzeitstabilität des Formgedächtniseffektes soll in diesem Forschungsvorhaben betrachtet werden. Hierzu werden durch Auslagerungsversuche sowohl die Auswirkungen von Ausscheidungen, als auch die metallkundlichen Hintergründe für die Entstehung der Ausscheidungen betrachtet. Durch die Kenntnis der ablaufenden Vorgänge sollte es möglich sein Legierungen einzusetzen, welche die erforderliche Langzeitstabilität aufweisen. In einem weiteren Projektschritt sollen Schnellerwärmungssysteme entwickelt und erprobt werden, die es ermöglichen mit dem vorhandenen Bordstromnetz eine schnellstmögliche und sichere Erwärmung der FG-Elemente zu gewährleisten.
Schlussbericht Verbundprojekt "Verfahren zur Schwermetallelimination in sauren Beizabwässern"
(2003)
Im Vorhaben zur "Schwermetallelimination aus sauren Beizabwässern" sollen zwei 2-stufige Laborreaktoren aufgebaut und betrieben werden, um in diesem Maßstab, die zur Reinigung der Abwässer notwendigen mikrobiologischen, physikalisch-chemischen und biophysikalischen Prozesse zu optimieren. Schadstoffabbau, Schwermetallausfällung und Biosorption wurden in einem Durchflusssystem so aufeinander abgestimmt, daß bei minimaler Verweilzeit die mikrobiellen Umsetzungen von Nitrat zu molekularem Stickstoff (Denitrifikation) und von Sulfat zu Sulfid (Sulfatreduktion) ablaufen und dabei die Schwermetalle als Hydroxide, Carbonate oder Sulfide effizient ausgefällt werden. Dabei muß außerdem die Versorgung der Mikroorganismen durch eine eigene Kohlenstoff- und Energiequelle gewährleistet sein. Die auf der Laborreaktorebene gewonnenen Erkenntnisse sollten dann in den Technikumsmaßstab (100 1) übertragen werden. Nach der Erprobung dieser Anlage im Dauerbetrieb und Ausweitung der gewonnenen Erfährungen sollte eine industrielle Anlage (300 1) konzipiert werden. Als erstes Ziel war ein Nitratabbau von 3500 mg NO3/l d angestrebt, während als weitergehendes Ziel eine flexible Strategie zur Prozeßführung bei variierenden Konzentrationen der Abwasserinhaltsstoffe unter Einhaltung der durch den Rahmen-Abwasser-VwV Anhang 40 vorgeschriebenen Einleitungsgrenzwerte ermittelt werden sollte
In Ländern mit aridem Klima, z.B. in Dürregebieten, und nicht flächendeckender Energieversorgung stellt der Antrieb von Pumpen zur landwirtschaftlichen Bewässerung und zur Trinkwasserversorgung ein erhebliches Problem dar. Bisherige Bewässerungsanlagen arbeiten größtenteils mit Dieselgeneratoren, welche die Umwelt mit Emissionen belasten und zur Verstärkung des weltweiten Treibhauseffektes führen, oder über photovoltaisch betriebene Anlagen. Letztere sind in der Anschaffung sehr kostenintensiv und aufgrund ihrer Funktionsweise gegenüber Störeinwirkungen sehr anfällig. Gerade in den sogenannten Dritte-Welt-Ländern, in denen in der Regel kein geschultes Fachpersonal für Wartungsarbeiten bereitsteht, ist der Ausfall der Anlagen schon kurz nach der Inbetriebnahme eine häufig berichtete Tatsache. Im Werkstoffprüflabor der HTWG Konstanz wurde ein System zur energieautonomen Wasserförderung entwickelt, bei der zum Antrieb der Pumpen Formgedächtnislegierungen (FGL) verwendet werden [1, 2]. Bei Sonnenschein arbeitet diese geplante Bewässerungsanlage völlig energieautonom: Die Wärmeenergie der Sonne wird durch die FG-Drähte direkt in mechanische Energie umgewandelt und betreibt die Bewässerungspumpen. Die Vorteile dieses einfachen Prinzips liegen in der Bedienerfreundlichkeit, Wirtschaftlichkeit und Leistungsfähigkeit der Anlage wie auch in der Fle-xibilität bezüglich weiterer Anwendungsfälle der modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine in Industrie und Klimatechnik. Der angestrebte Einsatz von derartigen Anlagen würde zu einer entsprechenden Entlastung der immer stärker mit Emissionen belasteten Umwelt führen. Das überaus große Interesse an diesen Forschungsarbeiten sowie an einem Transfer der Bewässerungsanlage in die Industrie zeigte sich auch schon während früherer Teilnahmen an Messen, Tagungen und Konferenzen. Die Konkurrenzfähigkeit dieser sowohl neuartigen als auch sehr einfachen Systemlösung wurde, ausgehend von den damals zur Verfügung stehenden Ergebnissen, in einer bereits durchgeführten Studie nachgewiesen [2]. Im einzelnen sollten in diesem Projekt neben den anstehenden wissenschaftlichen Untersuchungen zwei Versuchsanlagen konstruiert und gefertigt werden. Dadurch sollten die nötigen Erkenntnisse gewonnen werden, um diese innovative Erfindung zu einem späteren Zeitpunkt zu einer transferfähigen Anlage fertig zu entwickeln. Diese beiden Prototypen bauen auf den bisherigen Arbeiten in diesem Projekt auf, die mit Erfolg gezeigt haben, daß das entwickelte Prinzip sehr gut funktioniert. Ziel dieses Projektes war es also, diese neuartige, innovative Wärmekraftmaschine weiterzuentwickeln, zu optimieren und die nötigen Erkenntnisse zu gewinnen, um diese Anlage nach Abschluß dieses aFuE-Projektes in Zusammenarbeit mit der beteiligten oder neu zu gründenden Firmen zur Serienreife zu bringen. Ein damit eng verbundenes, weiteres Ziel lag in der Entwicklung einer modular einsetzbaren Wärmekraftmaschine, die dann auch für die anderen nachfolgend genannten Anwendungsgebiete verwendet werden kann: • Meerwasserentsalzung • Klimatisierungstechnik • Antrieb der Pumpen bei geothermischer Wärmeeinbringung • Energierückgewinnung aus Wärmequellen (z.B. Geysire in Island) • Energierückgewinnung in industriellen Kühlwasserkreisläufen • Energierückgewinnung in der Verfahrenstechnik • Restwärmenutzung bei konventioneller Energieerzeugung.
Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Linearantriebes mittels Formge-dächtnislegierungen (FGL) zur Knochenverlängerung und Defektüberbrückung ent-sprechend der Methode nach Betz und Baumgart. Der zu entwickelnde Linearantrieb sollte im Idealfall folgende Eigenschaften aufweisen: • mechanisch einfach aufgebaut • leicht zu miniaturisieren • großer Arbeitsweg • variable Positionierung • hohe Leistung • kostengünstig Zur Entwicklung eines derartigen FG-Marknagels sollten die folgenden Teilprobleme gelöst werden: • Auswahl einer geeigneten FGL zur Realisierung der benötigten Kräfte innerhalb der möglichen Temperaturdifferenz • Auswahl der Heizspirale und Messung der Aufheiztemperaturen an der Marknagel-oberfläche • Ausarbeiten der konstruktiven Lösung hinsichtlich der ermittelten Werte bezüglich des Verhältnisses Kraft/Weg • Werkstoffauswahl hinsichtlich der Implantierbarkeit, der Schweißbarkeit mit Laser und der Aufheizung • Mechanische Sicherung (Arretiermechanismus) bei Belastung der Extremität durch den Patienten und Entwicklung eines Rückstellmechanismus • Verbindungstechnik der Komponenten • Erprobung der entwickelten Prototypen in Labortests
The corrosion resistance of stainless steels is massively influenced by the condition of their surface. The surface quality includes the topography of the surface, the structure and composition of the passive layer, and the surface near structure of the base material. These factors are influenced by final physical/chemical surface treatments. The presented work shows significantly lower corrosion resistance for mechanical machined specimens than for etched specimens. It also turns out that the rougher the surface, the lower the corrosion resistance gets. However, there is no general finding which shows if blasted or grinded surfaces are more appropriate, but a dependency on process parameters and the characteristics on corrosive exposure in terms of corrosion behavior. The results show that not only the surface roughness Ra has an influence on corrosion behavior but also the shape of peaks and valleys which are evolved by surface treatments. Imperfections in the base material, like sulfidic inclusions lead to a weaker passive layer, respectively, to a decrease of the corrosion resistance. By using special passivating techniques the corrosion resistance of stainless steels can be increased to a higher level in comparison to common passivation.
Corrosion
(2016)
Rostfreie Stähle
(2016)
Das Buch gibt einen Überblick über die metallkundlichen Grundlagen auf dem Gebiet der nichtrostenden Stähle und über das Einsatzverhalten dieser Werkstoffe. Es werden die notwendigen Hinweise für den Konstrukteur und den Verarbeiter von nichtrostenden Stählen gegeben. Einen Schwerpunkt stellt hierbei das Korrosionsverhalten dieser Werkstoffe dar.
