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Oberflächentechnik für Leichtbaustoffe mit Alupass2020

Die Holder GmbH Oberflächentechnik ist ein mittelständisches Familienunternehmen im Bereich der metallischen Oberflächenveredelung für Unternehmen der Automobil-, Beschlags- und Elektroindustrie sowie für den Maschinenbau mit dem Schwerpunkt „Behandlung von Leichtbaukomponenten“. Leichtbaukomponenten gewinnen in der heutigen Zeit zunehmend an Bedeutung in der Automobilindustrie, wenn es um Funktionalität oder Gewichtsreduktion geht. Ehe man Leichtbaukomponenten final verbauen kann, müssen deren Oberflächen gezielt durch Reinigungs- oder auch Passivierprozesse auf den Folgeprozess vorbereitet werden. Zur Oberflächenvorbehandlung aller Leichtbaukomponenten zählen unter anderem Entfettungen und Dekapierungen. Zwischen den Schritten müssen die Teile jeweils in mehreren Spülkaskaden gereinigt werden. Die Passivierung der entfetteten und gebeizten Teile erfolgt bei ca. 40 bis 50° Celsius, gefolgt von einer Spüle sowie einem Trockner. Ziel des Vorhabens war die Etablierung des „Alupass2020-Verfahrens“, welches die erhebliche Reduzierung des Chemie-, Wasser- und Energiebedarfs im Reinigungs- bzw. Passivierungsverfahren ermöglicht. Im Rahmen dieses Projekts wurden diverse Anlageninnovationen im Bereich der Vorbehandlung, wie beispielsweise dem Einsatz einer demulgierenden Ultraschallentfettung, realisiert. Durch Anwendung weiterer fortschrittlicher Vorbehandlungsschritte können umweltbelastende Prozesse wie das Beizen und der damit verbundene Wasser-, Chemie- und Energieverbrauch vollständig vermieden werden. Darüber hinaus wurden unterschiedliche Innovationen an den Spülbädern in Form moderner Auffangvorrichtungen für Verdrängungswasser realisiert, um Verschleppungen zu minimieren und diese Wässer vermehrt im Kreislauf zu fahren. Dies bringt eine verlängerte Standzeit der Bäder und somit eine hohe Reduktion des Wasserverbrauchs mit sich. Ein weiterer Einfluss, welcher zur Verlängerung der Standzeit beiträgt, ist die digitale und analoge Überwachung der jeweiligen Badparameter wie Temperatur, Chemieeinsatz und -konzentration, welche mit Umsetzung des Vorhabens nur noch nach tatsächlich benötigtem Bedarf nachdosiert werden müssen. Nach dem erfolgreichen Durchlaufen des Vorbehandlungsprozesses erfolgt final das Trocknen der geometrisch oft sehr komplexen Bauteile. In diesem finalen Prozessschritt wird nun eine neuartige Kombination aus einem Konvektionstrockner und einem Entfeuchter angewendet. Eine Trocknungstemperatur von 80° Celsius an der Bauteiloberfläche wird jedoch nicht überschritten, da diese sonst den hauchdünnen Schichtauflagen massiven Schaden zufügen kann. Das "Alupass2020-Verfahren", welches mittlerweile erfolgreich der Holder GmbH Oberflächentechnik etabliert wurde, ermöglicht dabei gegenüber dem aktuellen Stand der Technik die folgenden Einsparungen: ca. 37 Prozent Chemikalieneinsatz 12.400 Kubikmeter Wassereinsparung ca. 30 Prozent der Durchlaufzeit erhebliche Senkung einzelner Prozesstemperaturen Energiebedarf 3.000.000 Kilowattstunden ≙ ca. 770 Tonnen CO 2 Die problemlose Integration sowie der stabile Betrieb der Anlagentechnik können andere Unternehmen zusätzlich dazu animieren, diese Technik ebenfalls zur Reinigung und Passivierung von Bauteilen einzusetzen. Branche: Metallverarbeitung Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Holder GmbH Oberflächentechnik Bundesland: Baden-Württemberg Laufzeit: 2016 - 2017 Status: Abgeschlossen

Digitalisierung als Chance für Frauen in MINT (digiMINT): Schule – Studium – Beruf. Eine Mixed-Method-Studie. Transkripte der Interviews

DE: Das vom BMFTR (ehem. BMBF) geförderte Projekt digiMINT generierte wissenschaftliche Erkenntnisse zur Repräsentanz von Frauen in den Feldern Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft und Technik (MINT), speziell im Maschinen- und Anlagenbau. Mittels eines Methoden-Mix aus qualitativen Interviews und quantiativen Online-Survey wurde ein umfassendes und multiperspektivisches Bild der Rahmenbedingungen von MINT-Studien- und Arbeitsbereichen gewonnen, welche die Gewinnung, Vernetzung und Eigeninitiative von MINT-Frauen ermöglichen oder behindern. Dazu sind 48 biographisch-narrativ strukturierte Interviews mit Schülerinnen (ab 17 Jahre) und MINT-Studentinnen sowie berufstätigen Ingenieurinnen (sog. Young Professionals, ≤ 5 Jahre im Beruf) im Maschinen- und Anlagenbau in Deutschland sowie 9 Expert_inneninterviews mit Unternehmensvertreter_innen von deutschen Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus geführt worden. Ein quantitatives Online-Survey mit berufstätigen Frauen aus dem Maschinen- und Anlagenbau in Deutschland (Young Professionals, ≤ 5 Jahre im Beruf) ergänzt diesen Datensatz. EN: The digiMINT project, funded by the BMFTR (formerly BMBF), generated scientific findings on the representation of women in the fields of natural science, technology, engineering and mathematics (STEM), especially in mechanical and plant engineering. Using a mix of methods, including qualitative interviews and quantitative online surveys, a comprehensive and multi-perspective picture was obtained of the framework conditions in STEM study and work areas that enable or hinder the recruitment, networking and initiative of women in STEM. To this end, 48 biographical-narrative structured interviews were conducted with schoolgirls (aged 17 and above) and STEM students, as well as working female engineers (so-called young professionals, ≤ 5 years in the profession) in mechanical and plant engineering in Germany, and 9 expert interviews were conducted with representatives of German mechanical and plant engineering companies. A quantitative online survey of working women in mechanical and plant engineering in Germany (young professionals, ≤ 5 years in the profession) supplements this data set.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Simulation und Optimierung der Gefüge und Eigenschaften für Legierungen mit höheren Anteilen an Begleitelementen aus Recyclingmaterial

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Verbessertes Verständnis über den Einfluss von Rezyklat auf die Gießeigenschaften und mechanischen Kennwerte

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Auswirkungen des Rezyklatanteils auf das Gefüge, Gießverhalten und die Korrosionseigenschaften ausgewählter Aluminiumlegierungen

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Validierung der industriellen Prozessfähigkeit v. Aluminiumgusslegierungen mit erhöhtem Recyclinganteil im Sand- und Kokillenguss

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere die Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer sowie den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmechanische und technologische Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende und industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sind zunächst auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 und AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink, sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht. Mittels Gießversuchen werden Speisungs- und Erstarrungsbedingungen, sowie die Werkstoffeigenschaften und Bauteillebensdauer untersucht. Abschließend werden kritische Elementgrößen und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Recyclatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Workshop: Steigerung des Waermeuebergangs in Apparaten im Hinblick auf rationelle Energieverwendung und Emissionsminderung

Dieses Vorhaben wird im Rahmen des Programms 'Nachhaltig im Beruf' gefördert

Sonderforschungsbereich Transregio 129 (SFB TRR): Oxyflame - Entwicklung von Methoden und Modellen zur Beschreibung der Reaktion fester Brennstoffe in einer Oxyfuel-Atmosphäre

Zur nachhaltigen Sicherung der Energie- und Stromversorgung wird zukünftig neben Kernenergie und regenerativer Energiebereitstellung weiterhin der Rückgriff auf fossile Brennstoffe, wie Kohle, Öl und Erdgas, unverzichtbar bleiben. Bei konventionellen Kraftwerkstechnologien werden jedoch Treibhausgase freigesetzt, während gleichzeitig deren Reduzierung weltweit hohe Priorität hat. Zur Lösung dieses Zielkonflikts werden 'Carbon Capture and Storage' (CCS)-Methoden diskutiert, wobei die Oxyfuel-Verbrennung eine der vielversprechendsten Technologien zur CO2-Abscheidung darstellt. Bei diesem Verfahren wird der Brennstoff anstelle von Luft mit einem Gemisch aus Sauerstoff und rezirkuliertem Rauchgas verbrannt, um so ein hoch CO2-haltiges Abgas zu erzeugen, das nach weiteren sekundären Reinigungsschritten abgetrennt werden kann. Der Ersatz des Stickstoffanteils der Luft durch CO2 und H2O führt zu einem völlig neuen Verbrennungsverhalten, das auch zu Instabilitäten sowie zum örtlichen Verlöschen der Flamme führen kann. Die korrekte Beschreibung dieses Verbrennungsverhaltens erfordert entsprechende physikalisch und chemisch motivierte Modelle für diese spezielle Gasatmosphäre. Deshalb sollen bis zum Projektende des Sonderforschungsbereichs/Transregio die folgenden Erkenntnisse, Daten und Modelle zur Verfügung stehen: (1) Belastbare Modelle durch grundlegendes Verständnis der beteiligten Prozesse und deren Abhängigkeit von den jeweiligen Einflussparametern, von der Mikroskala bis hin zur skalenübergreifenden Interaktion, (2) Basisdaten zur Vorhersage der Wärmeübertragung von der Flamme an die Wände und Einbauten in Kraftwerkskesseln mit Oxyfuel-Atmosphäre, (3) Verlässliche Berechnungsgrundlagen für die Entwicklung und Auslegung von Brennern und Feuerräumen für Oxyfuel-Kraftwerke mit Feststoffverbrennung. Im Sonderforschungsbereich/Transregio arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum und TU Darmstadt zusammen.

Priority program (SPP) 1897: Calm, Smooth and Smart - Novel Approaches for Influencing Vibrations by Means of Deliberately Introduced Dissipation

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