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Die vorliegende Bachelor-Thesis wurde im Rahmen des Bachelorstudiengangs an der Hochschule Offenburg in der Sparte S der Fertigungsplanung der Hugo Kern und Liebers GmbH und Co. KG verfasst. Ziel dieser Abschlussarbeit ist es, die Lagerung der vorderen Kettenumlenkung weiter zu optimieren, um die Standzeit zu verbessern. Der Fokus der Arbeit liegt dabei in der Optimierung des Seriengleitlagers, bzw. der Entwicklung und Herstellung eines speziell gekapselten Gleitlagers. Als Optimierungen im seriennahen Bereich, das heißt möglichst ohne große Änderungen am Fertigungs- bzw. Montageablauf, findet vor allem das Borieren der Reibpartner besondere Beachtung. Durch erste Feldversuche zeigte sich, dass das Borieren des Umlenksterns positive Auswirkungen auf die Reibung hat und den Widerstand gegen abrasiven Verschleiß durch Erhöhung der Randschichthärte deutlich verbessert. Zusätzlich zum Einsatz eines borierten Umlenksterns wird untersucht, ob das zusätzliche Borieren des HM-Rings weitere Vorteile bringt, vor allem hinsichtlich der entstehenden zusätzlichen Notlaufeigenschaften durch die Boridschicht. Als weitere Variante wird der eingesetzte Hartmetallring, welcher aktuell lediglich eine einzige Schmiernut enthält, mit optimierten Schmiernuten hergestellt. Als Vorbild hierfür wird die Gestaltungsrichtlinie von Schmiernuten von hydrodynamischen Gleitlagern verwendet. Der größte Block und damit auch der, welcher am vielversprechendsten ist, ist die Neuentwicklung und Herstellung einer gekapselten Gleitlagervariante. Diese soll es ermöglichen, dass die Reibpartner komplett von Öl umschlossen sind und so eine Verbesserte und dauerhafte Schmierung erreicht werden soll. Außerdem soll die gekapselte Gleitlagerung so gestaltet werden, dass eine Nachförderung von Öl aus einem in den Bolzen angebrachten Schmiermittelreservoir ermöglicht wird und so eine Lebensdauerschmierung erreicht werden kann. Um die unterschiedlichen Mustervariationen bewerten zu können, werden jeweils Prüfstandversuche durchgeführt, bei dem die entstehenden Drehmomente und die Temperatur gemessen werden. Als Vergleich dient jeweils der Serienstand mit seinen festgelegten Grenzen. Außerdem wird für jede Variante ein Sägeversuch durchgeführt, bei welchem die Bau-gruppen bei den beiden kritischen Sägerichtungen Rückwärts und Einstechen überprüft wird. Auch hier erfolgt die Beurteilung über etwaige Verbesserungen mit den Ergebnissen der Sägesysteme aus dem aktuellen Serienzustand. Bei der Prüfung der Musterbaugruppen zeigt sich, dass vor allem das Borieren der Reibpartner Vorteile gegenüber der Serie bringt und durchaus die Möglichkeit der Umsetzung in der Serienbaugruppe besteht. Die Tests verliefen äußerst positiv, vor allem im Bereich höherer Belastungen zeigt sich, dass das Borieren des Umlenksterns deutliches Verbesserungspotenzial im Vergleich zum aktuellen Serienstand zeigt. An ein Umsetzen der Baugruppen mit gekapselter Gleitlagervariante ist aktuell nicht zu denken. Die geprüften Baugruppen zeigen deutliche Schwächen bei den Prüfstandsversuchen. Die Ergebnisse der Sägeversuche stellen sich jedoch noch deutlich schlechter dar. Unabhängig vom verwendeten Schmieröl, bzw. den darin enthaltenen Festschmierstoffpartikeln, besteht keine einzige Baugruppe auch nur annähernd die festgelegten Mindestanforderungen. Um die gekapselte Gleitlagervariante auf einen Stand zu bringen, bei welchem an ein Umsetzen in die Serienbaugruppe gedacht werden kann, bedarf es noch weiterem Entwicklungsaufwand. Das Aufbiegen des Schwertes während des Sägens muss verhindert werden. Außerdem muss die Materialpaarung, die Härte und die Oberflächenqualität von Umlenkstern und Bolzen angepasst werden, um die Ausbildung von Kaltverschweißungen zu vermeiden. Die Kaltverschweißungen zwischen Umlenkstern und Bolzen bewirken, dass der Bolzen nicht mehr drehbar ist was unmittelbar zum Ausfall der Baugruppen führt.

In der Hüftendoprothetik ist der Einsatz von modularen Schäften für künstliche Hüftgelenke Standard. Obwohl sehr korrosionsresistente Materialien verwendet werden, kann an den modularen Schnittstellen Korrosion auftreten, die wiederum klinische Probleme zur Folge haben kann. Da Korrosionstests in physiologischen Salzlösungen nicht zu den in der klinischen Anwendung gesehenen Schadensbildern führen, ist es Ziel dieser Bachelor-Arbeit verschiedene Fluide auf ihren korrosiven Einfluss auf Titan-6Aluminium-4Vanadium und Cobalt-28Chrom-6Molybdän, zwei gängige Metalllegierungen in der Hüftendoprothetik, zu untersuchen. Dazu wird für beide Legierungen sowohl ohne als auch mit angelegter Spannung in den sechs verschiedenen Fluiden der Materialabtrag gravimetrisch betrachtet. Als Basisfluid wurde Ringer Lösung verwendet, die mit 0,19 g/l und 10 g/l FeCl3, 30 mM H2O2 und 0,19 g/l FeCl3 + 30 mM H2O2 modifiziert wurde. Zusätzlich wurden die Legierungen in Kälberserum mit Hyaluronsäure (0,5 g/l Natriumhyaluronat) getestet. Mit Hilfe eines Potentiostaten wurden die Proben polarisiert und Stromdichte-Potential-Kurven (SPK) zur Charakterisierung der Metall-Fluid-Systeme erstellt. In den Versuchen ohne angelegte Spannung ließ sich bei keiner der Proben, trotz beobachteter Oberflächenveränderungen, eine Gewichtsveränderung feststellen. In den Ergebnissen der Messungen mit dem Potentiostaten wurde ein ausgeprägter Einfluss von H2O2 auf die Ausbildung des Passivstromplateaus, insbesondere für die Kobalt-Chrom-Legierung deutlich. Sowohl für die Titan- als auch für die Kobalt-Chrom-Legierung bewirkt FeCl3 eine konzentrationsabhängige Erhöhung der Passivstromdichte. Die Kombination von FeCl3 und H2O2 zeigt eine Zusammenführung der in den einzelnen Fluiden gesehenen Variationen der Stromdichte-Potential-Kurven. Für Serum + HA konnte, über die kurze Testdauer von einigen Stunden, keine erhöhte Korrosivität im Vergleich zu Ringer festgestellt werden. Einen gesteigerten korrosiven Einfluss von Serum + HA auf die Legierungen über längere Zeiträume von Monaten bis Jahre ist aber nicht auszuschließen. Ohne einen zusätzlichen Faktor, der die Passivschicht der Legierungen stört, zeigt sich kein gravimetrisch messbarer Einfluss der Fluide. Zukünftige Versuche, sollten deshalb eine mechanische Komponente beinhalten, die Mikrobewegungen an den Schnittstellen des Implantates induziert und so die Passivschicht realistischer stört als es in den Polarisationsversuchen der Fall ist.

In dieser Bachelor-Thesis wird ein Verfahren zur Realisierung einer Glanzchrom-Optik auf additiv gefertigten Prototypen gesucht und projiziert. Dabei wird eine methodische Vorgehensweise zur Findung einer Lösung aufgezeigt. Es werden unterschiedliche Beschichtungsverfahren, die der momentane Stand der Technik zu bietet hat, auf ihre Tauglichkeit untersucht. Getestet wird dabei die Tauglichkeit von Leitlack, oder einer gesputterten Kupferschicht mit einem galvanischen Chrom, dem bedampfen mit Aluminium und der Reduktion von Silbernitrat. Die dabei erforderlichen Kriterien werden durch hauseigene Normen, sowie einen selbsterstellten Anforderungskatalog definiert. Das Ziel soll sein, eine kostengünstige, flexible Lösung zu finden, um zum einen von Dienstleistern unabhängig zu sein und zum anderen die Abteilung zu entlasten, in der spanend gefertigt wird. Bei den additiv gefertigten Prototypen handelt es sich um Anschauungsmuster für Besprechungen mit Designern und Konstrukteuren. Es werden keine Produkte für den Handel hergestellt.

Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist es, dem Leser einen Überblick über Entwicklungen des Energiemarkts im Hinblick auf intelligente Netze und einer zunehmenden Einbindung der Nachfrageseite zu verschaffen. Besonderes Augenmerk galt verschiedenen Möglichkeiten des Lastmanagements, insbesondere von Versorgungsanlagen auf Gebäudeebene. Dazu wurden der rechtliche Rahmen und die vorhandenen technischen Potentiale untersucht. Um Aussagen über die Wirtschaftlichkeit im derzeitigen Marktumfeld treffen zu können, wurde ein Power-to-Heat-System mit Marktdaten von 2015 simuliert und bewertet. Es zeigte sich, dass im deutschen Umfeld ein Markteintritt durch die strengen technischen und gesetzlichen Anforderungen stark erschwert wird. Die Simulation ergab, dass mit den derzeitigen Vermarktungsoptionen theoretisch positive Erlöse erwirtschaftet werden könnten. In der Praxis wird dies jedoch durch die regulatorischen Anforderungen negiert. Im Ausblick auf die Zukunft bleibt nahezu alles offen, die kommenden Veränderungen lassen sich bestenfalls im Ansatz qualitativ erfassen. Trotz großer technischer Potentiale bietet ein intelligenter Energiemarkt zum jetzigen Stand keine ökonomischen Mehrwert, eine Marktplatzierung scheint noch verfrüht.

Druckluft ist verdichtete atmosphärische Luft und wird in der Industrie sowie im Handwerk als Energieträger genutzt. Den vielfältigen Vorteilen stehen aber auch einige Nachteile gegenüber, wobei der wichtigste der Preis ist. Druckluft gilt als eine der teuersten Energieformen und die Energiekosten stellen den größten Kostenfaktor bei der Produktion dar. In der vorliegenden Arbeit soll eine modellprädiktive Regelung eines Druckluftsystems entworfen und implementiert werden. Das ökonomische Regelziel besteht darin, die Energiekosten bei der Erzeugung von Druckluft zu senken. Die Implementierung umfasst unterschiedliche Varianten eines Druckluftsystems. Dazu zählen folgende Auslegungsvarianten: • Ein Druckluftsystem mit frequenzgeregeltem Kompressor o Mit einem Schraubenkompressor o Mit zwei Schraubenkompressoren • Ein Druckluftsystem mit binärgeregeltem Kompressor o Schraubenkompressor o Kolbenkompressor Basierend auf den erstellten Modellen wird ein modellprädiktiver Regler entworfen und implementiert. Die modellprädiktive Regelung leistet einen entscheidenden Beitrag zur Prozessoptimierung. Der Optimierungsalgorithmus erhöht bei niedrigen Strompreisen das Druckniveau im Behälter und profitiert bei hohen Preisen vom gespeicherten Luftvolumen. Die Flexibilität des Systems ist begrenzt. Mit zunehmender Behältergröße konvergieren die Kosten der Drucklufterzeugung gegen einen parameterabhängigen Wert des Systems. Außerdem bestimmen die Systemparameter die Lösbarkeit des Optimierungsproblems. Im Vergleich zu den frequenzgeregelten Kompressoren sind die binärgeregelten Kompressoren nur unter modifizierten Annahmen einsetzbar, ansonsten kann das Optimierungsproblem nicht gelöst werden.