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Jahn, Simon

Technologieentwicklung zur Herstellung variantenreicher innenstrukturierter Bauteile und Werkzeuge (Kartoniert / Broschiert / Paperback)


Reihe: Werkstofftechnologie Grundlagen und Anwendungen

Verlagsgruppe Mainz, Mainz, G, Januar 2007


170 S. - Sprache: Deutsch - 206x149x13 mm

ISBN: 3861309939 EAN: 9783861309932

Durch die systematische Forschung bieten sich neue Ansätze und technische Prinzipien. Ein Beispiel dafür ist das Ausnutzen von Größeneffekten, wobei vor allem das Skalieren hin zu Mini- und Mikrokanälen zu nennen ist. Technisch umgesetzt wird dies in Bauteilen mit mikroskopischen Innenstrukturen, wie sie in einer Vielzahl von Anwendungsfeldern benötigt werden. Durch die Verkleinerung von Kanälen wird ein höheres Oberflächen-Querschnittsverhältnis erzielt, wodurch auch in Mikrobauteilen sehr große Oberflächen innerhalb der Komponenten realisiert werden können. Gefordert wird dies in allen Bereichen, in denen Wärme zu- oder abgeführt bzw. getauscht werden muss, beispielsweise beim Spritzgießen oder der Kühlung von elektronischen Bauteilen wie Prozessoren. In allen Bereichen der Verfahrenstechnik besteht ebenso ein Bedarf an mikrostrukturierten Bauteilen, um Medien unter Ausnutzung von Größeneffekten zu mischen oder zu trennen. Auch wird die vergrößerte Oberfläche für katalytisch ablaufende Reaktionen gefordert, um große Katalysatorflächen zu erhalten. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, eine Prozesskette zum Herstellen von metallischen Bauteilen mit innenliegenden Mini- und Mikrokanälen zu entwickeln, ohne dass die Funktionsstrukturen während des Fügens deformiert und Form- und Lagetoleranzen überschritten werden. Mit der Prozesskette "Lamellarer Aufbau und Diffusionsschweißen" konnten diese Anforderungen erfüllt werden. Für makroskopische Dimensionen ist dieses Vorgehen schon seit längerem bekannt. Die Überführung hin zu Mikrodimensionen scheiterte jedoch bisher an den fehlenden Kenntnissen. Mit der vorliegenden Arbeit werden potentiellen Anwendern Erkenntnisse bereit gestellt, die notwendig sind, um innenstrukturierte metallische Bauelemente innerhalb der vorgegebenen Toleranzen fertigen zu können. Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die skalierungsbedingte Anpassung des Diffusionsschweißprozesses. Dafür wurden sowohl Experimente als auch FEM-Simulationen notwendig. Durch das Optimieren der Prozessparameter und Integrieren von Zusatzflächen sowie dem Anwenden einer Schweißstrategie konnten letztendlich Demonstratoren erfolgreich angefertigt werden. Neben dem eigentlichen Fügeprozess wurden weitere Elemente der Prozesskette analysiert und bewertet, wie beispielsweise die Lamellenfertigung und die dabei auftretende Gratbildung oder das Positionieren der Lamellen vor dem Schweißen mittels verschiedener Methoden. Anhand der gefertigten Demonstratoren, deren Konstruktion mittels CAE-Tools unterstützt wurde, konnte das Potential der Prozesskette für die Anwendungsgebiete Temperierung von Formwerkzeugen, Kühlen von Bauteilen sowie Verfahrenstechnik nachgewiesen werden.


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ISBN 3-86130-993-9

ISBN 978-3-86130-993-2

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