Skip to main content
main-content

Keramik, Glas

weitere Buchkapitel

2. Deutsche Fachbegriffe mit Erklärung und Definition

(Unterer) Toleranzgrenzwert für die Wahrscheinlichkeiten p = 99 %; C (Vertrauen in Testdatensatz) = 95 % eines einseitigen Toleranzintervalls beim Merkmal Festigkeit.

Ralf Cuntze

Kapitel 5. Chemische Bindung, Werkstoffe, Struktur

Warum baut man Brücken aus Stahlbeton, Flugzeuge aus Titanlegierungen, Schneidwerkzeuge aus gehärtetem Stahl und chemikalienbeständige Dichtungen aus Fluorpolymeren? Die Struktur der Materie erklärt diese Fragen. Kapitel 5 schlägt die Brücke zwischen Chemie und Werkstofftechnik: chemische Bindung in Theorie und Praxis, zwischenmolekulare Kräfte von H-Brücken bis zu Biopolymeren, MO-Theorie, Koordinationsverbindungen einschließlich Hybridisierungsmodell und Ligandenfeldtheorie, Aufbau von Kristallen und Gefügen, Phasendiagramme und Legierungen, Keramik und Verbundwerkstoffe, Halbleiter, Übungsaufgaben mit Lösungen. Der Text richtet sich an Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften an technischen Hochschulen und Universitäten; die als Repetitorium gedachten Abschnitte sind auch für Lernende in der gymnasialen Oberstufe und an Fachschulen für Laborberufe nützlich, die sich grundlegend mit dem Thema chemische Bindung beschäftigen und technische Anwendungen dieses Wissens erkennen möchten.

Peter Kurzweil

8 Keramische Werkstoffe

Die Antworten aus diesem Kapitels widmen sich den keramischen Werkstoffen, zu welchen eine große Zahl nichtmetallischer und anorganischer Werkstoffe gezählt werden. Keramiken zeichnen sich in der Regel durch hohe Druckfestigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe chemische Beständigkeit aus. Nach einigen Fragen zu den einatomaren keramischen Stoffen wie Graphit oder Diamant, enthält das Kapitel Fragen zu den nichtoxidischen keramischen Stoffen wie den Hartstoffen, SiC oder $$\mathrm{Si}_{3}\mathrm{N}_{4}$$ (Karbide und Nitride), Oxidkeramiken, und insbesondere zu keramischen Werkstoffen, die sich vom Dreistoffsystem $$\mathrm{SiO}_{2}$$ -CaO- $$\mathrm{Al}_{2}$$ $$\mathrm{O}_{3}$$ ableiten und die als feuerfeste Werkstoffe eine wichtige Rolle spielen. Darauf folgen Antworten zu Gläsern sowie zu Keramiken, die als Baustoffe zum Einsatz kommen, insbesondere Zement und Beton.

Ewald Werner, Erhard Hornbogen, Norbert Jost, Gunther Eggeler

Kapitel 2. Produktionsbezogener Umweltschutz in der Automobilindustrie

Das Maß der Umsetzung produktionsbezogener Umweltschutzmaßnahmen wird durch verschiedene Rahmenbedingungen determiniert. Diese werden im Folgenden am Beispiel der Automobilindustrie in Deutschland beschrieben. Dabei werden die mit der Umsetzung produktionsbezogener Umweltschutzmaßnahmen verbundenen Chancen und Herausforderungen herausgearbeitet, um ein grundlegendes Verständnis für die in der Arbeit behandelte Problemstellung zu schaffen.

Ina Schlei-Peters

13. Pulvermetallurgie

Die Pulvermetallurgie behandelt die Verfahren, mit denen aus Metallpulvern Werkstoffe und Bauteile hergestellt werden. Mit diesem Verfahrensweg wird der flüssige Zustand umgangen. Die Sintertheorie wird erläutert und einige pulvermetallurgische Werkstoffe vorgestellt.

Erhard Hornbogen, Hans Warlimont, Birgit Skrotzki

Kapitel 6. Grundzüge der Endballistik

Das Auftreffen eines Geschosses auf einen festen Gegenstand ist physikalisch gesehen ein sehr komplizierter Prozess, der in äußerst kurzer Zeit und unter Beteiligung großer Kräfte und Drücke abläuft. In diesem Umfeld verhalten sich die Materialien oft anders, als man es sich von relativ langsamen Vorgängen gewohnt ist. Dieses Kapitel ist keine ausführliche Besprechung der Endballistik und auch keine Theorie, sondern gibt nur einen Einblick in typische qualitative und empirische Gesetzmäßigkeiten. In weiteren Abschnitten werden Grundlagen für den Entwurf von Schutzeinrichtungen vermittelt und Probleme bei der Prüfung von ballistischem Schutz aufgezeigt. Als Lösung wird die Durchschusswahrscheinlichkeit eines ballistischen Schutzes eingeführt und dessen experimentelle Bestimmung beschrieben.

Beat P. Kneubuehl

Industrielles Bauen

Das Handwerk geht in allen Kulturen aus der geschlossenen Hauswirtschaft hervor. Erst wenn über den Familienbedarf hinaus Güter mit dem Ziel des Erwerbs und Gewinns hergestellt werden, kann man von einem selbstständigen, für einen Markt produzierenden Handwerk sprechen.

José Luis Moro

Kapitel 9. Spannmittel

Spannmittel dienen zum einen dem sicheren Halt der Werkzeuge in der Werkzeugmaschine und zum anderen der Befestigung der Werkstücke, die bearbeitet werden müssen. In Abhängigkeit von der Arbeitsaufgabe und den Werkstoff- und Werkstückeigenschaften gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten eine sichere Spannung sowohl der Werkzeuge als auch der Werktücke zu ermöglichen. Diese verschiedenen Systeme werden in diesem Kapitel beschrieben.

Ralf Förster, Anna Förster

15. Werkstoffe – Leistungspotenziale erkennen und nutzen

Die Verfügbarkeit von Werkstoffen bestimmte die Menschheitsgeschichte und die aktuelle technische Entwicklung. Ihr Einsatz sowie ihre Herstellung und Entsorgung beeinflussen unsere Lebensweise, aber auch die Natur wesentlich.Maschinen müssen bestimmte Anforderungsprofile erfüllen, die die Werkstoffauswahl für deren Bauteile festlegen. Dafür soll der Konstrukteur das Angebot an Werkstoffen und deren Eigenschaftsprofile kennen. Im Maschinenbau ist die mechanische Belastbarkeit der Konstruktionswerkstoffe am wichtigsten, wobei meist auch die thermo-physikalischen Eigenschaften eine Rolle spielen. Wegen der Vielfalt der Werkstoffe ist es hilfreich, wenn man die Ursachen der wichtigsten Eigenschaften sowie ihre Veränderlichkeit bei der Verarbeitung und im Gebrauch versteht. Die Schädigungsmechanismen, die in den Werkstoffen ablaufen können, schränken die Belastbarkeit der Bauteile ein. Die Funktionstüchtigkeit eines Maschinenteiles wird durch die Werkstoffeigenschaften im gefertigten Zustand gewährleistet, den der Hersteller am besten kennt und auf den sich auch die vom Konstrukteur herangezogenen Datenblätter beziehen sollen.

H. Peter Degischer

4. Trennen

Trennen ist das Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers. Dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, im Ganzen also vermindert. Dazu gehören in der Hauptgruppe nach DIN 8580 die wichtigen Fertigungsverfahren Zerteilen (Scherschneiden von Blechen), Spanen (mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden), Abtragen, thermisches Schneiden und das Wasserstrahlschneiden. Nach dem industriellen Einsatz dürfte die Gruppe Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden die wichtigste sein. Dazu gehören die spangebenden Verfahren Drehen, Bohren, Fräsen, Hobeln und Räumen. In der Gruppe Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden übernimmt das Schleifen außer dem Fertigungsziel der guten Endqualität zunehmend die Aufgabe des eigentlichen Werkstoffabtrags, so dass früher vorgeschaltete Verfahren (z. B. Fräsen) entfallen können. Für das Zuschneiden von Rohteilen für Schweißkonstruktionen ist das Thermische Schneiden am weitesten verbreitet. Seit einigen Jahren hat auch das Wasserstrahlschneiden verstärkt Einsatz in der Praxis gefunden.Völlig neu erstellt wurde der Abschnitt über das Thermische Abtragen. Der Abschnitt Scherschneiden wurde durch das Verfahren Feinschneiden erweitert.

Dipl.-Ing. Klaus-Dieter Kühn, Prof. Dr.-Ing. Alfred Herbert Fritz, Prof. Dr.-Ing. Ralf Förster, Dr.-Ing. Hans-Werner Hoffmeister

27. Lasergestützte Herstellung keramischer Wärmerohre zur Energierückgewinnung aus Vergasungsprozessen

Vollkeramische Wärmerohre, gegenwärtig noch in der Forschungs-und Entwicklungsphase, stellen eine vielversprechende Designvariante eines Wärmeübertragers dar, mit deren Hilfe Restwärme aus chemischen und thermischen Prozessen zurückgewonnen werden kann. Gegenüber Metallen bietet der Konstruktionswerkstoff Keramik entscheidende Vorteile hinsichtlich der maximalen Einsatztemperatur oberhalb von 750 °C und der guten thermischen und chemischen Beständigkeit in diesem Temperaturbereich. Insbesondere für aggressive Arbeitsbedingungen, wie die Rohgasatmosphäre aus einem Vergasungsprozess, wird aufgrund dieser herausragenden Eigenschaften ein breiter Einsatzbereich vollkeramischer Wärmerohre erwartet.Die Voraussetzung für ein funktionierendes Wärmerohr ist das dichte Einschließen des Arbeitsmediums, für den Hochtemperaturbereich in der Regel ein Metall, in einem aus Keramik hergestellten Rohr. Der vorliegende Beitrag präsentiert und beschreibt die technologische Vorgehensweise zur Herstellung keramischer Wärmerohre mit Hilfe eines Laserfügeverfahrens, als eine neuartige und bisher industriell noch nicht eingesetzte Technologie.Als Lot zur Herstellung des dichten Keramik-Keramik-Verbundes wurden silikatische Glaslote aus den Systemen Y2O3-Al2O3-SiO2 und MgO-Al2O3-SiO2 gewählt. Die erreichte Qualität der lasergefügten Verbindungen wird anhand spezifischer Eigenschaften wie die Verbundfestigkeit, das erzielte Materialgefüge in der Fügezone sowie die Gasdichtheit der Verbunde vor und nach wiederholter Auslagerung unter anwendungsnahen Bedingungen bewertet. Ergänzende Korrosionsuntersuchungen Korrosionsuntersuchung an der Oberfläche des Grundstoffes sowie im Bereich der Fügezone liefern Aussagen zu ihrer chemischen Stabilität gegenüber einer definierten anwendungsspezifischen Modellatmosphäre und bilden eine weitere Grundlage zur Beurteilung der Einsetzbarkeit lasergefügter Wärmerohre.

Floriana-Dana Börner, Wolfgang Lippmann, Antonio Hurtado

21. Keramische Werkstoffe

Prof. Dr. Ewald Werner, Erhard Hornbogen, Norbert Jost, Gunther Eggeler

8. Branchen mit ihren hochspezialisierten bzw. energieintensiven Prozessen

Dieses Kapitel widmet sich ausführlich den energieintensiven Branchen mit ihren teils sehr spezifischen Technologien – teilweise bei sehr hohen Prozesstemperaturen. Zu diesen Branchen zählt die Grundstoffchemie, die Metallerzeugung und -verarbeitung, die Herstellung von Glas, Keramik und Zement, die Herstellung von Papier, die Lebensmittelindustrie sowie die Kunststoffverarbeitung. Die technischen Grundlagen werden jeweils kurz beschrieben, um ein Verständnis für die im Einzelnen beschriebenen Effizienz-Maßnahmen zu schaffen. Die Erkenntnisse werden jeweils in branchenspezifischen Einsparpotenzial-Kurven veranschaulicht.

Markus Blesl, Alois Kessler

38. Deponierückbau

Vor dem Hintergrund knapper werdender Ressourcen kommen anthropogen geschaffenen Lagerstätten wie z. B. Deponien eine wachsende Bedeutung für die zukünftige Ressourcenbereitstellung zu – Abfälle von gestern als Ressourcen von morgen. Der Rückbau deponierter Abfälle wird bzw. wurde weltweit seit über 60 Jahren an etwa 85 Standorten betrieben, vornehmlich mit dem Ziel der Gewinnung von Deponievolumen, der Deponiesanierung, zum Grundwasserschutz und der höherwertigen Nutzung der Deponiefläche. Pioniere in Deutschland waren Standorte in Burghof, Göttingen und Wolfsburg. Erst in der jüngeren Vergangenheit rückte das „landfill mining“ im eigentlichen Sinn, nämlich mit dem Ziel der Rückgewinnung von Ressourcen, in den Vordergrund, dem sog. „enhanced landfill mining“ nach Jones et al. (2013).

Dr.-Ing. Michael Krüger, Prof. Dr.-Ing. Klaus Fricke, Dr.-Ing. Kai Münnich, Dipl.-Ing. Sebastian Wanka

1. Überblick

Dieses Kapitel vermittelt einen ersten Eindruck von Werkstoffen, die bestimmte technische Eigenschaften besitzen müssen, dabei einfach herstellbar sein sollen und die Forderung der Wirtschaftlichkeit erfüllen müssen. Wir diskutieren Werkstoffe in einfachen, allgemeinen und speziellen Zusammenh ängen und lernen das Wissensgebiet Werkstoffkunde kennen, das die Werkstoffwissenschaft und die Werkstofftechnik umfasst. Wir verschaffen uns einen ersten Eindruck vom mikroskopischen Aufbau der vier Werkstoffgruppen Metalle, Gläser/Keramiken, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Wir lernen einige wichtige Werkstoffeigenschaften kennen. Es geht dann um zuverl ässige Daten über Eigenschaften von Werkstoffen und in diesem Zusammenhang wird die Prüfung, die Normung und die Bezeichnung von Werkstoffen betrachtet. Schließlich befassen wir uns kurz mit der zeitlichen Entwicklung von Werkstoffen und führen den Begriff der Nachhaltigkeit ein.

Erhard Hornbogen, Gunther Eggeler, Ewald Werner

7. Sensoren

Ein Sensor ist ein Fühler, der die Messgrößen der Umwelt erfassen kann. Ein Sensor ist damit in der Lage, naturwissenschaftliche Effekte in Physik, Chemie, Biologie und Medizin zu erfassen, diese Informationen auszuwerten und entsprechende Maßnahmen zur Steuerung einzuleiten. In diesem Werk werden hauptsächlich physikalische Messgrößen behandelt. In diesem Fall wandelt ein Sensor eine physikalische Größe (z. B. Kraft oder Temperatur) mit Hilfe eines physikalischen Effektes in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal (z. B. Strom oder Spannung) um. Das Sensorelement erfüllt dabei die Funktion eines Aufnehmers, eines Wandlers, eines Verstärkers und einer Auswerte-Elektronik. Eventuelle Störgrößen (z. B. Temperaturbeeinflussung) können rechnerisch berücksichtigt werden. In selteneren Fällen kann das Sensorsignal auch hydraulische oder pneumatische Ausgangsgrößen liefern. Solche Messwertaufnehmer steuern dann die angeschlossenen Stellglieder direkt an.

Prof. Dr. rer. nat. Dr. rer. pol. Dr. h. c. Ekbert Hering

5. Verwendung von Biomassekarbonisaten

Die Verwendungsmöglichkeiten von Biomassekarbonisaten sind sehr vielfältig. Dabei ist darauf hinzuweisen, dass sich die Anwendung von Biomassekarbonisaten bisher fast ausschließlich auf pyrolytisch erzeugte Produkte beschränkt. Für Karbonisate aus der HTC existieren noch kein Produktionsanlagen im Dauerbetrieb und dementsprechend auch kein Markt. Außerdem sind die HTC-Karbonisate für manche Einsatzgebiete, wie z. B. als Medizinalkohle oder in der Landwirtschaft, nicht zugelassen.

Dipl.-Ing. Kathrin Weber, Dipl.-Ing. (FH) Sabrina Eichenauer, Prof. Dr. Ernst Stadlbauer, M.Sc. Marc-André Schulten, Dr.-Ing. Thomas Echterhof, Prof. Dr. Claudia Kammann, Hans-Peter Schmidt, Achim Gerlach, Dr.med.vet Henning Gerlach

4. Abwasserrecyclingverfahren

Die Wahl eines oder die Kombination mehrerer Abwasserrecyclingverfahren ist von folgenden Parametern abhängig:• Abwassermenge,• Abwasserinhaltsstoffe nach Art und Konzentration,• Abwasseranfallart (kontinuierlich, stoßweise etc.),• gewünschte Prozesswasserqualität,• Wirtschaftlichkeit (Investitionskosten, Betriebskosten),• Flexibilität (Änderung der Abwassercharakteristik),• Bedienerfreundlichkeit der Anlage(n),• Platzbedarf.

Rolf Stiefel

8. Klebstoffauswahl

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach dem geeigneten Klebstoff für das zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“ über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Produkte „zum Verkleben und Verbinden von Werkstoffen aller Art“. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, dass so mancher Anwender – vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen – dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt. Dieses Kapitel beschreibt die wichtigsten Einflussgrößen auf die Klebstoffauswahl wie Fügeteileigenschaften, Anforderungen an die Klebung, Voraussetzungen in der Fertigung, verarbeitungstechnische Merkmale der Klebstoffe, eigenschaftsbezogene Einflussgrößen der Klebstoffe und Klebschichten.

Gerd Habenicht

42. Klebverbindungen

Unter Kleben versteht man das Verbinden von Teilen aus gleichen oder verschiedenartigen Werkstoffen mit nichtmetallischen Klebstoffen. Normalerweise entsteht eine Klebverbindung bei Raumtemperatur ohne Druckeinwirkung. Die Verarbeitung einiger Klebstoffe setzt jedoch auch höhere Drücke und Temperaturen bis ca. 150 °C voraus.

Gert Böge, Wolfgang Böge

7. Trennen von Stoffgemischen

Bei chemischen Reaktionen entstehen oft Stoffgemische. So fällt beispielsweisebei der Herstellung eines pharmazeutischen Wirkstoffs auch noch ein Salz als Nebenprodukt an. Da dieses physiologische Nebenwirkungen aufweisen kann, muss es entfernt werden. Die Abtrennung eines Nebenproduktes bzw. die Reinigung des Hauptproduktes kann sehr zeitaufwendig und kostenintensiv sein. Für die ökonomische Entfernung von Nebenprodukten bei industriellen Großverfahren bedarf es Experten-Know-how und Erfahrung. Darüber hinaus muss für das „Abfallprodukt“ eine Verwendung gefunden werden, da dessen Entsorgung unwirtschaftlich wäre.

Josef K. Felixberger

12. Schleifen

Das Kapitel 12 behandelt ein Verfahren mit geometrisch nicht definierten Schneiden, das Verfahren Schleifen. Das Schleifen wird ausgehend von der Vorstellung der verschiedenen Verfahren und der Art der zu erzeugenden geometrischen Formen, ihrer Aufgaben und der erreichbaren Genauigkeit der jeweiligen Verfahren vorgestellt und an einigen Anwendungsbeispielen näher erläutert.Ausführlich wird die Kraft- und Leistungsberechnung für die einzelnen Verfahren vorgenommen und auch die Bestimmung der Hauptzeit als wesentliche technologische Größe erfolgt im Detail.Den Schleifwerkzeugen kommt wie auch bei den anderen Zerspanungsverfahren hinsichtlich der Auswahl und dem Einsatz entscheidende wirtschaftliche Bedeutung zu. Die Wahl des richtigen Werkzeuges und des optimalen Schleifmittels ist äußerst wichtig. Die Schleifwerkzeuge werden ausführlich hinsichtlich ihrer verwendeten Schleifmittel, der Körnung, des Gefüges, der Bindungsarten, der Ausführungsformen, ihrer jeweiligen Einsatzcharakteristik und den Bezeichnungen der Schleifwerkzeuge vorgestellt und diskutiert. Wichtig sind auch die Befestigung der Schleifwerkzeuge und das Abrichten nach Gebrauch der Werkzeuge.Neben der Diskussion möglicher Fehler beim Schleifen sind die Richtwerttabellen entscheidend für den Einsatz der Schleifverfahren. Zwei Berechnungsbeispiele, bei denen sowohl die Antriebsleistung, die Hauptzeit als auch die Auswahl des möglichen Schleifverfahrens berechnet bzw. bestimmt werden, schließen dieses Kapitel ab.

Jochen Dietrich

6. Schneidstoffe

Der Effektivität des Zerspanungsprozesses wird maßgeblich durch die verwendeten Zerspanungswerkzeuge und speziell den Schneideigenschaften der eingesetzten Schneidstoffe bestimmt. Im Kapitel 6 werden deshalb die in der Praxis eingesetzten Schneidstoffe in ihren Bezeichnungen, Eigenschaften, Zusammensetzung und Anwendungsrichtlinien vorgestellt.Die vergleichende Darstellung der Schneidstoffe hinsichtlich Härte und Verschleißbeständigkeit auf der einen und Biegefestigkeit und Zähigkeit auf der anderen Seite in einer Tabelle ermöglicht dem Leser eine Bewertung der Einsatzmöglichkeiten.

Jochen Dietrich

Sensormessprinzipien

In Kraftfahrzeugen arbeiten eine Vielzahl von Sensoren. Als Wahrnehmungsorgan der Fahrzeuge setzen sie variable Eingangsgrößen in elektrische Signale um. Von den Steuergeräten der Motormanagement-, Sicherheits- und Komfortsysteme werden diese Signale für Steuerungs- und Regelungsfunktionen herangezogen. Je nach Aufgabe kommen unterschiedlich Messprinzipien zum Einsatz.

Dr. rer. nat. Stefan Finkbeiner, Dr.-Ing. Wolfgang-Michael Müller, Dr. rer. nat. Wolfgang Welsch, Dr. rer. nat. Hartmut Kittel, Dr. rer. nat. Christian Bauer, Dipl.-Ing. Günter Noetzel, Dr.-Ing. Harald Emmerich, Dipl.-Ing. (FH) Gerald Hopf, Dr.-Ing. Uwe Konzelmann, Dr.-Ing. Erich Zabler, Dr.-Ing. Reinhard Neul, Dr. rer. nat. Thomas Wahl, Prof. Dr.-Ing. Konrad Reif

2. Die Welt der Metalle

Dieses Kapitel ist eher als Nachschlagewerk gedacht und entsprechend kurz gehalten. Es soll als alternativer Einstieg in das Buch dienen, wichtige Anwendungsbereiche und Erzminerale auflisten und auf die jeweiligen Textstellen in den folgenden Kapiteln verweisen.

Florian Neukirchen, Gunnar Ries

Chapter 4. Entwurfsplanung (Basic Engineering)

Die Entwurfsplanung (Basic Engineering) umfasst die Verfahrensplanung (Basic Design) und die Erarbeitung eines verbindlichen Gesamtentwurfs für die Anlage und Technik sowie für die Abwicklung des Projekts. Sie entspricht der 3. Phase im Anlagen-Phasenmodell gemäß Abschn.1.2.

Klaus H. Weber

KAPITEL 11. Die Kunst der antiken Glasmacher — mit mikroanalytischen Methoden auf der Suche nach den Details römischer Mosaikgläser

Mikroanalytische Untersuchungen gewinnen in der Archäometrie aus verschiedenen Gründen immer mehr an Bedeutung. Zum einen hat sich die Zahl der unterschiedlichen Methoden in den vergangenen zehn bis fünfzehn Jahren deutlich vergrößert. Neben der traditionell weit verbreiteten Elektronenstrahl-Mikrosonde stehen heute unterschiedliche Typen von Lasersonden, Mikro-Röntgenfluoreszenzanlagen, Mikro-Röntgendiffraktometern, Raman-Mikrospektrometern, Ionensonden oder Protonensonden zur Verfügung. Zum anderen können die Messungen an kleineren Objekten in-situ oft zerstörungsfrei oder wenigstens zerstörungsarm durchgeführt werden. Das ermöglicht die Untersuchung auch wertvoller Funde wie z.B. der prunkvollen, großzügig mit geschliffenem Granat verzierten Gold- oder Silberfibeln der Merowinger (Quast und Schüssler 2000). Für die Analyse größerer Objekte, die nicht als Ganzes in die Probenkammern einiger Instrumente passen, genügt meist die Entnahme winziger Proben für die Messung. Ein typisches Beispiel dafür ist die berühmte Portlandvase im Britischen Museum, eine römische Vase aus Kameoglas, bei deren Restaurierung kleinste Glassplitterchen anfielen, die dann eingebettet und mikroanalytisch untersucht wurden, um die Glasrezeptur zu ermitteln (Bimson und Freestone 1983). Einige Methoden sind allerdings auch geeignet, um größere Objekte in-situ zu analysieren, manche Messgeräte sind sogar portabel und erlauben Messungen unmittelbar vor Ort, z.B. in Museen, Gemäldegalerien oder an Baudenkmälern.

Dr. Ulrich Schüssler, Dr. Vilma Gedzevičiūtė, Dr. Nele Welter

38. Lebensmittelbedarfsgegenstände

In diesem Kapitel werden Bedarfsgegenstände beschrieben, die bestimmungsgemäß oder vorhersehbar mit Lebensmitteln in Berührung kommen oder ihre Bestandteile auf Lebensmittel abgeben (Lebensmittelbedarfsgegenstände). Dazu gehören Gegenstände, die gewerbsmäßig bei der Verarbeitung von Lebensmitteln verwendet werden (z. B. lebensmittelverarbeitende Maschinen, Förderbänder, Verpackungsmittel) sowie Gegenstände, die gewerbsmäßig in den Verkehr gebracht werden (Abgabe im Einzelhandel an den Endverbraucher). Wegen der großen Vielfalt an Produkten wird im Folgenden nicht nach Produktgruppen sondern nach Werkstoffen gegliedert.

Beate Brauer, Ramona Schuster, Rüdiger Baunemann

Kapitel 38. Lebensmittelbedarfsgegenstände

Beate Brauer, Ramona Schuster, Wichard Pump

6. Messtechnik

Wir werden uns in diesem Kapitel von den Schnittstellen des Motors in das Innere vorarbeiten (Abb. 6.1). Wir beginnen mit den äußeren Eingangsgrößen des Motors, dem Kraftstoffverbrauch und dem Luftverbrauch (Abschnitt 6.1). In diesem Zusammenhang werden weitere Anwendungen der Durchflussmessung am Motor vorgestellt, auch wenn diese keine Eingangsgrößen sind. Äußere Ausgangsgrößen sind v. a. die mechanischen Größen Drehzahl, aktueller Drehwinkel (Abschnitt 6.2) und Drehmoment (Abschnitt 6.4) sowie die daraus abgeleitete Leistung (Abschnitt 1.5). Kräfte und abgeleitete Größen wie Spannungen und Dehnungen sind keine typischen Ausgangsgrößen, sondern motorinterne Größen; da die Drehmomentmesstechnik auf der Kraftmesstechnik basiert, bietet es sich aber an, die Kraftmesstechnik zusammen mit der Messtechnik anderer mechanischen Größen zu behandeln (Abschnitt, 6.3). Neben den gewünschten mechanischen Ausgangsgrößen gibt es unerwünschte Eigenschaften des Motors, die ebenfalls an seinen Schnittstellen zur Außenwelt gemessen werden, nämlich Lärm (Abschnitt 6.6), elektromagnetische Abstrahlung und die Empfindlichkeit gegenüber Einstrahlung (Abschnitt 6.7) und Abgase (Abschnitt 6.8). Wenn wir weiter ins Innere des Motors vorstoßen, so interessieren uns v. a. die thermodynamischen Zustandsgrößen Druck und Temperatur (Abschnitt 6.9). Auch das Volumen ist eine wichtige Zustandsgröße der Thermodynamik, das aktuelle Volumen im Zylinder wird aber nicht gemessen, sondern aus dem Kurbelwellenwinkel berechnet. Andere, konstante Volumina im Motor (z. B. eines Einlasskrümmers) lassen sich aus Konstruktionsdaten berechnen. Neben Volumina sind auch Volumenströme und Massenströme wichtig. Diese werden in Abschnitt 6.1 behandelt, weil sie v. a. an den Schnittstellen des Motors interessieren.Die letzte Stufe sind schließlich die Vorgänge im Herzen des Motors: die Strömung, Gemischbildung und Verbrennung im Zylinder. Die hierfür verwendete Messtechnik ist Gegenstand von Abschnitt 6.10.

Kai Borgeest, Georg Wegener

5. Hochtemperatur-Verfahren

Durch Anwendung höherer Temperaturen (˃ 200 °C) sind weitere chemische Reaktionen (Feststoff-Gas-Reaktionen und Reaktionen in Schmelzen) möglich. Sie verlaufen mit großer Geschwindigkeit, so dass nur kleine Reaktionsräume erforderlich sind (hohe Raum-Zeit-Ausbeute). Zu diesen Reaktionen gehören die thermische Zersetzung, die Oxidation und die Reduktion anorganischer Stoffe (Salze, Schrotte, Oxide) sowie durch eine Stoffumwandlung (Spaltung, Vergasung, Verbrennung) die Zerstörung organischer Stoffe in Abfällen (Kunststoffe, Textilien, Lösemittel, Öle, Holz). Die Schmelztechnologien sind die bevorzugten Verfahren für die Gewinnung von Metallen und für das Recycling metallischer Abfälle. Die Gründe dafür sind die Schmelzbarkeit der Metalle, ihre gegenseitige Löslichkeit in den Schmelzen, die Entstehung von Schmelzphasen bei Hochtemperatur-Reduktionsreaktionen und die Raffinationsmöglichkeiten der Schmelzen mit Gasen und Salzen. Wegen der überragenden Rolle der Schmelztechnik für das Recycling metallischer Werkstoffe und die dabei sehr stoffspezifischen Verfahren, ist die „Schmelzmetallurgische Recyclingtechnik“ am Anfang des Kap. 6 „Recycling von metallischen Werkstoffen und metallhaltigen Abfällen“ in Abschn. 6.1 besprochen.

Hans Martens, Daniel Goldmann

10. Recycling mineralischer Baustoffe und Verwertung von Schlacken und Aschen

Unter mineralischen Baustoffen fasst man unterschiedliche nichtmetallische anorganische Produkte und Materialien zusammen, die für die Errichtung von Gebäuden, Brücken, Straßen, Staudämmen, Mauern, Öfen usw. Anwendung finden. Einige dieser Produkte (keramische Bausteine, Tonrohre) zählen zur Keramik. Eine zweite Gruppe besteht aus natürlichen ungebundenen Gesteinen (Schotter, Natursteine, Kies) und wird in diesem Buch in Verbindung mit dem Einsatz von Recyclingbaustoffen behandelt. Die für das Recycling wichtige dritte Gruppe sind die Bindebaustoffe, die durch hydraulische oder hydrothermale Erhärtungsvorgänge mineralischer Materialien (Zement, Kalkstein, Sand, Kies, Schlackengranalien) zu Formteilen (Kalksandstein) oder ganzen Baugruppen (Beton) verfestigen. Die Motivation für das Recycling von mineralischen Baustoffen liegt schwerpunktmäßig auf der- Minimierung des notwendigen Deponievolumens und der- Vermeidung von Schadstoffeinträgen in die Böden.Die Motive der- Einsparung natürlicher Rohstoffe und Energie und der- Verminderung des Eingriffs in die Natur mit Rohstofftagebauenstehen dagegen bislang erst an zweiter Stelle. Staatliche Maßnahmen wie etwa die „Aggregates Levy“ in Großbritannien, die die Entnahme von Primärrohstoffen wie Kies zu Gunsten des Recyclings von Baurestmassen besteuert, könnten künftig aber weiteren Einfluss gewinnen.

Hans Martens, Daniel Goldmann

8. Keramische Werkstoffe

Zur Gruppe der keramischen Werkstoffen gehören alle nichtmetallischen und anorganischen Werkstoffe. Die Grenze zwischen keramischen und metallischen Werkstoffen wird mit Hilfe des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes definiert, der in Metallen ein positives, in keramischen Stoffen ein negatives Vorzeichen hat. Die Grenze der keramischen Werkstoffe zu den hochpolymeren Stoffen wird von der molekularen Struktur festgelegt. Die Kunststoffe besitzen diskrete Moleküle, nämlich Ketten, in denen die Kohlenstoffatome kovalent miteinander verbunden sind.

Ewald Werner, Erhard Hornbogen, Norbert Jost, Gunther Eggeler

14. Emissionsmesstechnik

Die Einsatzgebiete und Anwendungen der Gasmesstechnik sind extrem vielfältig und auch für den Fachmann nicht mehr vollständig zu überschauen. Die Bandbreite reicht von der Prozessgasanalyse, der Medizintechnik und Abgasanalyse bis hin zu exotischen Anwendungen wie z. B. der Geruchserfassung in der Bierherstellung. In den Kap. 14-18 werden einige wichtige Anwendungsbereiche aufgezeigt, die aktuell von besonderem Interesse sind. Die Autoren dieser 24 Anwendungsberichte arbeiten seit vielen Jahren auf dem jeweiligen Spezialgebiet und leisten einen fachkundigen Beitrag zu diesem komplexen Thema.Der besseren Übersicht wegen wurde eine Einteilung dieser Anwendungen in Emissionsmesstechnik, Energietechnik, Life Science und Sicherheitstechnik vorgenommen.Im Abschn. 14.1 wird ausführlich die Aufbereitung vom Gasproben beschrieben, die zwar für den Bereich der Emissionsmesstechnik von besonderer Bedeutung ist, aber auch in den anderen Anwendungsgebieten zum Einsatz kommt. Die Besonderheiten, die in den unterschiedlichen Anwendungsbereichen auftreten, werden in den entsprechenden Unterkapiteln dargestellt.

Prof. Dr. rer. nat. Gerhard Wiegleb, Oliver Franken, Jürgen Reinmann, Thomas Beyer, Julian Edler, Rolf Schiffler, Stefan Römisch, Roland Bianchin, David Triebel, Thomas Eisenmann

13. Pulvermetallurgie

Die Pulvermetallurgie behandelt die Verfahren, mit denen aus Metallpulvern Werkstoffe und Bauteile hergestellt werden. Mit diesem Verfahrensweg wird der flüssige Zustand umgangen. Pulvermetallurgische Verfahren werden aus verschiedenen Gründen eingesetzt:

Erhard Hornbogen, Hans Warlimont

4. Konzentration, Funktionalität und Dissipation – Grundkategorien zum Verständnis der Verfügbarkeit metallischer Rohstoffe

Metalle und Halbmetalle sind von größter Bedeutung für die Energiewende, aber auch für die Ressourcenwende; damit sind sie für alle industriellen Bereiche von strategischer Bedeutung. Seltenerdmetalle beispielsweise sind für die Energiewende z. B. als Bestandteile von Photovoltaikzellen, starken Permanentmagneten und alternativen Antrieben (Elektromobilität, Wasserstoffökonomie) wie auch für moderne Beleuchtungsmittel (z. B. LED – light emitting diode) oder die für Smart Grids benötigte Hochleistungselektronik (etwa Steuerungselektronik) von zentraler Bedeutung. Darüber hinaus sind sie aber auch in anderen Hochtechnologieanwendungen für nachhaltigere Lösungen unabdingbar wie z. B. chemische Katalyse, Kommunikationstechnik, Lasertechnologie, neue Werkstoffe und Materialien sowie Medizintechnik.Aufgrund der vielfältigen Nutzung und spezifischen Funktionen der Metalle und Halbmetalle sind Nutzungskonkurrenzen und Flaschenhälse der Verfügbarkeiten zu erwarten. Dies führt zu Bemühungen, diese Rohstoffe möglichst effizient zu nutzen und zu recyceln. Von zentraler Bedeutung für das Verständnis dieser Zusammenhänge sind aus Rohstoffsicht die Grundkategorien Konzentration, Funktion und Dissipation in ihrer ganzen Vielfalt zu verstehen. Sie sind aber auch zentral, um Elemente wie die Metalle und Halbmetalle klug zu gebrauchen und nicht achtlos über ihre Anwendungen und als Bestandteile von Produkten unwiederbringlich zu verbrauchen. Sonst besteht die Gefahr, dass mit dem Ziel mehr Nachhaltigkeit zu erreichen am Ende sogar das Gegenteil der Fall ist.

Prof. Dr. Klaus Kümmerer

4. Klebverbindungen

Unter

Kleben

versteht man das Verbinden von Teilen aus gleichen oder verschiedenartigen Werkstoffen mit nichtmetallischen Klebstoffen. Normalerweise entsteht eine Klebverbindung bei Raumtemperatur ohne Druckeinwirkung. Die Verarbeitung einiger Klebstoffe setzt jedoch auch höhere Drücke und Temperaturen bis ca. 150 °C voraus.

A. Böge

1. Grundlagen

Alle Produkte der Technik — von Dienstleistungen abgesehen — bestehen aus Werkstoffen: Das Produkt muss mit seinem gewählten Werkstoff(en) die Anforderungen des Erwerbers oder Benutzers erfüllen:

zuverlässige Funktion über die Lebensdauer (Leistung, Traglasten, Geschwindigkeiten),

niedrige Betriebskosten (Schmierung, Korrosionschutz, Wartung) oder

Regenerationsmöglichkeit bei groβen Teilen.

Wolfgang Weiβbach

8. Verarbeitung metallischer Werkstoffe

Die Tabelle 8.1 enthält ein Ordnungssystem für die Fertigungsverfahren in Anlehnung an DIN 8580:03. Diese systematische Einordnung aller Verfahren, die Umformverfahren detailliert nach den Kraftrichtungen unterteilt, dient einer allgemeinen Übersicht. Die Darstellung der verschiedenen Fertigungsverfahren in den folgenden Abschnitten Warmformgebung, Kaltformgebung, Gießereitechnik, Pulvermetallurgie und Sprühkompaktieren, Beschichten von Stahl sowie Fügetechnik richtet sich stark nach der jeweiligen praktischen Bedeutung und erfolgt beim Umformen Verfahrensund produktorientiert für Schmiedeteile, Groboder Feinbleche, Profile, nahtlose, geschweißte und Präzisions-Stahlrohre sowie Stangen und Drähte [7.1, 8.1 —8.26]. Die Ausführungen und Angaben der folgenden Kapitel gelten vielfach allgemein für metallische Werkstoffe der technischen Praxis. Der besonderen Bedeutung der Stähle entsprechend wird häufig speziell auf deren Verarbeitung eingegangen. Im Hinblick auf Besonderheiten bei der Verarbeitung von Aluminiumwerkstoffen sei auf [5.26] verwiesen.

1. Grundlegende Begriffe und Zusammenhänge

Der Abschnitt will dem Einsteiger in das Gebiet Bedeutung und Verflechtung mit anderen Fachgebieten aufzeigen und auf Entwicklungsrichtungen hinweisen.

8. Klebstoffauswahl

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach

dem

geeigneten Klebstoff für

das

zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“ über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Produkte „zum Verkleben und Verbinden von Werkstoffen aller Art“. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, dass so mancher Anwender — vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen — dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt.

8. Klebstoffauswahl

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach dem geeigneten Klebstoff für das zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“ über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Produkte „zum Verkleben und Verbinden von Werkstoffen aller Art“. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, dass so mancher Anwender - vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen - dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt.

2. Die Welt der Metalle

D ieses Kapitel ist eher als Nachschlagewerk gedacht und entsprechend kurz gehalten. Es soll als alternativer Einstieg in das Buch dienen, wichtige Anwendungsbereiche und Erzminerale auflisten und auf die jeweiligen Textstellen in den folgenden Kapiteln verweisen. Geologisch macht es wenig Sinn, Lagerstätten von den einzelnen Metallen ausgehend zu beschreiben: Jedes einzelne Metall kommt in einer Vielzahl unterschiedlicher Lagerstättentypen vor und tritt dort zusammen mit anderen Metallen auf.

Florian Neukirchen, Gunnar Ries

2. Industrielles Bauen

José Luis Moro, Matthias Rottner, Bernes Alihodzic, Matthias Weißbach

15. Membranreaktoren

Für die meisten in diesem Buch beschriebenen Membranverfahren ist die Kombination mit einer chemischen oder biologischen Reaktion denkbar. Ob die Kombination „Membranreaktor“ (MR) genannt wird, ist Definitionssache. So versteht man nach der IUPAC-Definition unter einem MR ein Gerät, das einen membranbasierten Trennprozess mit einem chemischen Reaktionsschritt in einer Einheit kombiniert [3]. Nach einer anderen Definition ist jeder Reaktor, in dem eine chemische Reaktion in Gegenwart einer Membran durchgeführt wird, ein MR [16]. Häufig befindet sich außerhalb des Reaktors eine Membraneinheit, über die das Reaktionsmedium zirkuliert und anschließend zum Reaktor zurückgeführt wird. Da das Systemverhalten in vielen Bereichen äquivalent zu einem System mit Membran im Reaktor ist, sollen diese Fälle hier ebenfalls als MR angesehen werden [19]. Daher wird die folgende Definition verwendet [15]:

Die Kombination chemischer Reaktionen mit einem Membranverfahren nennt man Membranreaktor, wenn beide Prozesse integral miteinander gekoppelt sind, so dass Synergien entstehen. Häufig werden beide Funktionen in einem einzigen Gehäuse untergebracht.

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; Abtragen; thermisches Schneiden)

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers. Dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im Ganzen vermindert (z. B. durch Zerteilen, Spanen, Abtragen, thermisches Schneiden).

G. Bauelemente raumlufttechnischer Anlagen

Bei der Strömung der Luft durch Luftleitungen und Komponenten der Raumlufttechnischen Anlage und durch das Gebäude entstehen Reibungsverluste und Druckunterschiede (Widerstände), die durch Ventilatoren kompensiert werden (C3.2.1; Band 1, Gl. J2-6a, b). Für einen gegebenen Volumenstrom werden die Widerstände berechnet. Addiert ergeben sie den Gesamtdruckverlust der Anlage, der vom Ventilator aufzubringen ist.

Tibor Rákóczy, Klaus Fitzner

Ingenieurmangel in Deutschland – ein Image- und Kommunikationsproblem?

Ein wesentlicher Grund für den derzeitigen Ingenieurmangel ist das unzureichende Image des Berufsbildes des Ingenieurs. Der Beitrag beschreibt ein Projekt zur gezielten Verbesserung dieses Images. Zum einen wird der Studienauswahlprozess untersucht, und es werden Maßnahmen vorgeschlagen, diesen Prozess positiv für die Ingenieurswissenschaften zu beeinflussen. Zum zweiten wird die Wirksamkeit eines Schülerlabors diskutiert, in dem Schüler lernen, über die Auseinandersetzung mit dem Berufsbild des Ingenieurs die eigenen Stärken zu erkennen.

H. Biermann, T. Schöpe, A. Geigenmüller, Margit Enke

Chapter 2. Shapting in Ceramic Technology - An Overview

Shaping is, without doubt, the key stage in the manufacturing of any ceramic article, not only because it determines final geometry and thus function, but also – and above all – because it has to combine the properties of the raw materials in a way that allows the subsequent stages of the production process to be completed successfully.

Andrea Bresciani

2. Industrielle Produktion und Automatisierung

Dr. Edwin Kiel

1. Einleitung

23. Anwendungen und Entwicklungspotential

7. Sensoren

13.. Elektrische Eigenschaften der Isolatoren

De. Technologiedesign über einen bionischen Ansatz — das Medium Luft als Metapher und Allegorie. Ein Selbstverständnis für den Ingenieur?

Axel Thallemer

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; Abtragen; thermisches Schneiden)

15. Rektifikation

Kapitel 13. Pulvermetallurgie

23. Anwendungen und Entwicklungspotenzial

Der militärische Einsatz von Hochenergie-Lasern in „Star-Wars“-Projekten hat früher teilweise zu einem negativen Bild der Lasertechnik geführt. Neben diesen waffentechnischen Vorhaben existiert jedoch eine ganze Palette friedlicher, zum Teil spektakulärer Laseranwendungen. Darunter fallen zentimetergenaue Messungen der Kontinentaldrift und des Abstandes Erde-Mond. Halbleiterlaser und Glasfasern steigern unsere Kommunikationsmöglichkeiten um viele Größenordnungen. Laserstrahlen mit hoher Leistung werden zur Materialbearbeitung und für die Chirurgie eingesetzt. Die Holographie mit Laserlicht eröffnet neue Möglichkeiten zur dreidimensionalen Bilddarstellung, Mustererkennung und Bildverarbeitung. Schon jetzt sind Diodenlaser in CD- und DVD-Speichern weit verbreitet. Derartige Anwendungen der Laser werden in diesem Kapitel an einigen Beispielen dargestellt. Weiteres Anwendungspotential ist bei der Beschreibung der Lasertypen in Kap. 3 bis 11 skizziert.

Jürgen Eichler, Hans Joachim Eichler

4. Trennen

Trennen ist das Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers. Dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, im Ganzen also vermindert. Dazu gehören in der Hauptgruppe

$$\boxed{3}$$

nach DIN 8580 die wichtigen Fertigungsverfahren Zerteilen (Scherschneiden von Blechen), Spanen (mit geometrisch bestimmten und unbestimmten Schneiden), Abtragen, thermisches Schneiden und das Wasserstrahlschneiden. Nach dem industriellen Einsatz dürfte die Gruppe

$$\boxed{3} \boxed{2}$$

Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden die wichtigste sein. Dazu gehören die spangebenden Verfahren Drehen, Bohren, Fräsen, Hobeln und Räumen. In der Gruppe

$$\boxed{3} \boxed{3}$$

Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden übernimmt das Schleifen außer dem Fertigungsziel der guten Endqualität zunehmend die Aufgabe des eigentlichen Werkstoffabtrags, so dass früher vorgeschaltete Verfahren (z. B. Fräsen) entfallen können. Für das Zuschneiden von Rohteilen für Schweißkonstruktionen ist das Thermische Schneiden am weitesten verbreitet. Seit einigen Jahren hat auch das Wasserstrahlschneiden verstärkt Einsatz in der Praxis gefunden.

Prof. Dr.-Ing. Alfred Herbert Fritz, Prof. Dr.-Ing. Ralf Förster, Dr.-Ing. Werner Hoffmeister, Dipl.-Ing. Klaus-Dieter Kühn, Prof. Dr.-Ing. Günter Schulze

6. Dichtstoffe

In diesem Kapitel werden die einzelnen Dichtstoffe im Detail vorgestellt. Alle Unterkapitel sind im Wesentlichen gleichartig aufgebaut um die Orientierung zu erleichtern. Viele Beispiele sollen dem Leser Anregungen geben, wo die einzelnen Dichtstoffe am vorteilhaftesten eingesetzt werden können.

Elastische

Baudichtstoffe für Anwendungen in Hochbaudehnfugen werden, um der Forderung nach geringer Dehnspannung und damit geringer Zugbelastung des Substrats gerecht zu werden, möglichst weich eingestellt, aber natürlich auch nicht so weich, dass die Kohäsion und mechanische Festigkeit darunter leiden. Nach DIN 18540 darf der Dehnspannungswert bei 100 % Dehnung und 23 °C 0,4 MPa nicht überschreiten. Um die Versprödung des Dichtstoffs bei tiefen Temperaturen zu begrenzen und somit die Fugenflanken vor übermäßiger Zugbelastung zu schützen, muss die Dehnspannung bei −20 °C kleiner als 0,6 MPa sein. Dichtstoffe für Anwendungen wie Glasfuge, Anschlussfuge etc. gehorchen anderen Anforderungen und Normen.

Für praktisch vollständig

plastische

Baudichtstoffe gibt es keine dementsprechenden Normen.

Fugenbänder

, die nach DIN EN 6927 ebenfalls zu den Dichtstoffen gehören, und solche, die nicht unter diese Norm fallen, werden in Kap. 7 beschrieben.

Manfred Pröbster

28. Kleb- und Lötverbindungen

Herbert Wittel, Dieter Muhs, Dieter Jannasch, Joachim Voßiek

Chapter 2. Methods of Processing Glass

There are two main types of methods of processing glass, those involving stock removal or grinding and non-grinding methods. In the latter, the glass is made plastic and heated above its transition point, while in the stock removing methods particles of glass are broken off with the material in the cold state. There are, in addition, various bonding methods which may be divided into three groups, viz: adhesive bonding in the plastic state, i.e. fusing into or onto; adhesive bonding in the cold state with the aid of adhesive forces (cold welding) and securing with the aid of glues and cements. Glass etching as a method of processing has a special place in this list. In spite of the fact that this is a chemical process, it could, nevertheless be called a kind of stock removal method. See Vol. 4, Section 3.

P. E. Kassner

7. Durchführung von Eindringprüfungen

Die Einteilung nach DIN EN ISO 3452-1 (2013) entspricht der Einteilung nach DIN EN 571-1 und geht von der Kombination der in einem Prüfmittelsystem integrierten Bestandteile Eindringmittel, Zwischenreiniger und Entwickler aus, wobei die Kennbuchstaben in dieser Reihenfolge zur Bezeichnung des Prüfmittelsystems eingesetzt werden (Abb. 7.1). Da jedoch Eindringmittel, Zwischenreiniger und Entwickler aufeinander abgestimmt sein müssen, haben Prüfmittelsysteme mit derselben Kurzbezeichnung nicht automatisch die gleiche Wirksamkeit beim gleichen Einsatzfall.

Prof. Dr.-Ing. Karlheinz Schiebold

5. Chemische Bindung und Struktur

Kapitel 5 schlägt die Brücke zwischen Chemie und Werkstofftechnik: chemische Bindung in Theorie und Praxis, zwischenmolekulare Kräfte von H-Brücken bis zu Biopolymeren, Koordinationsverbindungen einschließlich Hybridisierungsmodell und Ligandenfeldtheorie, Aufbau und Beschreibung von Kristallen und Gefügen, Phasendiagramme und Legierungen, Keramik, Verbundwerkstoffe, Übungsaufgaben mit Lösungen. Der Text richtet sich an Studierende der Natur- und Ingenieurwissenschaften an technischen Hochschulen und Universitäten; die als Repetitorium gedachten Abschnitte sind auch für Lernende in der gymnasialen Oberstufe und an Fachschulen für Laborberufe nützlich, die sich grundlegend mit dem Thema chemische Bindung beschäftigen und technische Anwendungen dieses Wissens erkennen möchten.

[weiter mit Text oben: Warum...]

Warum baut man Brücken aus Stahlbeton, Flugzeuge aus Titanlegierungen, Schneidwerkzeuge aus gehärtetem Stahl und chemikalienbeständige Dichtungen aus Fluorpolymeren? Die Struktur der Materie erklärt diese Fragen.

Die

chemische Bindung

beschreibt den Zusammenhalt der Atome in Molekülen und Kristallgittern, sowie ihre räumliche Gestalt (

Struktur

). Metall-, Ionen- und Atombindung erklären ganz unterschiedliche Stoffeigenschaften. Die meisten chemischen Elemente kommen in der Natur in Form von

Verbindungen

vor. Nur wenige – wie Gold, Silber, Schwefel, Kohlenstoff – treten

elementar

(gediegen) auf. In den chemischen Verbindungen verlieren die Elementatome ihre ursprünglichen Eigenschaften.

Peter Kurzweil

15. Werkstoffe - Leistungspotenziale erkennen und nutzen

Welche Rolle spielen Werkstoffe für Innovationen?

Mit welchen Werkstoffen werden Maschinen gebaut?

Wie werden Werkstoffe ausgewählt?

Welche Werkstoffkennwerte sind wichtig?

Die Verfügbarkeit von Werkstoffen bestimmte die Menschheitsgeschichte und die aktuelle technische Entwicklung. Ihr Einsatz sowie ihre Herstellung und Entsorgung beeinflussen unsere Lebensweise, aber auch die Natur wesentlich.

Maschinen müssen bestimmte Anforderungsprofile erfüllen, die die Werkstoffauswahl für deren Bauteile festlegen. Dafür soll der Konstrukteur das Angebot an Werkstoffen und deren Eigenschaftsprofile kennen. Im 20. Jahrhundert erhöhte sich die Werkstoffvielfalt enorm und mit ihr die Innovationsrate.

Im Maschinenbau ist die mechanische Belastbarkeit der Konstruktionswerkstoffe am wichtigsten, wobei meist die thermo‐physikalischen Eigenschaften eine Rolle spielen. Wegen der Vielfalt der Werkstoffe ist es hilfreich, wenn man die Ursachen der wichtigsten Eigenschaften sowie ihre Veränderlichkeit bei der Verarbeitung und im Gebrauch versteht. Die Schädigungsmechanismen, die in den Werkstoffen ablaufen können, schränken die Belastbarkeit der Bauteile ein. Die Funktionstüchtigkeit eines Maschinenteiles wird durch die Werkstoffeigenschaften im gefertigten Zustand gewährleistet, den der Hersteller am besten kennt und auf den sich auch die vom Konstrukteur herangezogenen Datenblätter beziehen sollen.

Hans-Peter Degischer

Chapter 7. Sondertechnologien

Zum spanabhebenden Bearbeiten von metallischen Werkstoffen und Kunststoffen stehen eine Reihe von Bearbeitungsverfahren und entsprechende Werkzeugmaschinen zur Verfügung. Wesentlich schwieriger ist die Bearbeitung von Werkstoffen wie z. B. Keramik, Glas, Quarz, Siliziumnitrid, -karbid, Korund und Diamant. Durch die besonderen Eigenschaften wie z. B. hohe Härte, Sprödigkeit, Verschleißfestigkeit, elektrisch nicht leitend und Empfindlichkeit gegen bestimmte mechanische Belastungen scheiden die meisten konventionellen Bearbeitungsverfahren aus. In vielen Fällen können die Bearbeitungsaufgaben bei den o. g. Werkstoffen durch den Einsatz der Ultraschall-Erosion, in der Literatur auch als Ultraschall-Schwingläppen bezeichnet, oder durch den Einsatz von rotierenden Diamantwerkzeugen mit kinematisch in axialer Richtung überlagerter Oszillation im Ultraschallbereich gelöst werden.

Claas Müller, Holger Reinecke, Helmut Moll, Alexander Olowinsky, Christoph Hamann

Kapitel 14. Sensoren zur Temperaturmessung

Die Erfassung der Messgröße Temperatur gehört zu den grundlegenden Auf-gabenstellungen in der Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik.

Josef Binder

Chapter 18. Konzentrationsmessungen in Flüssigkeiten

Sensoren, die geeignet sind Stoffkonzentrationen zu bestimmen, werden gemeinhin als chemische Sensoren bezeichnet.

Frank Honold

I. Maschinenelemente

Der konstruktive Entwicklungsprozess eines Produkts kann nicht losgelöst von den einzelnen Phasen betrachtet werden, die es während seines Bestehens durchläuft. Jede Phase beeinflusst mehr oder weniger die Ziele der Produktentwicklung. Diese Wechselwirkungen müssen Entwickler und Konstrukteur berücksichtigen. Zum Teil spiegeln sich diese Verbindungen in Anforderungen und Gestaltungshinweisen wider (siehe Kapitel 1.4). Im Folgenden wird der Produktlebenszyklus mit seinen einzelnen Phasen näher vorgestellt.

Alfred Böge, Gert Böge, Wolfgang Böge, Prof. Dr.-Ing. Ulrich Borutzki, Prof. Dr.-Ing. Marcus Kampf, Prof. Dr.-Ing. Susanna Labisch, Prof. Dr.-Ing. Petra Linke, Prof. Dr.-Ing. Frank Weidermann

9. Widerstandsthermometer

Im einführenden Abschnitt 9.1 werden physikalische Modellvorstellungen für die elektrische Leitfähigkeit von Festkörpern und ihrer Temperaturabhängigkeit, und im Abschnitt 9.2 insbesondere von Metallen erläutert.

Für die meist angewandten Platin-Widerstandsthermometer enthält der Abschnitt 9.2.1 die dem jeweiligen Stand der Normung entsprechenden Kennliniengleichungen mit ihren Koeffizienten, grafisch und tabellarisch die Grundwerte R(T) von Pt-100 und Pt-500 sowie ihre Empfindlichkeiten S(T) und Temperaturkoeffizienten, lineare Näherungsgleichungen für die Kennlinie mit mehreren Rechenbeispielen, Gleichungen für die inverse Kennlinie T(R), Kennliniengleichungen R(T) für höhere Temperaturen und von der IEC-Norm abweichende Standard-Kennlinien, außwerdem Kurztabellen und grafische Darstellungen zulässiger Grenzabweichungen (Toleranzen), ebenfalls mit erläuternden Rechenbeispielen.

Im Abschnitt 9.2.1.10 werden die verschiedenen Bauformen von Platin-Messwiderständen vorgestellt, wie Drahtmesswiderstände in Keramikausführung mit Außen- und Innenwicklung, Glasmess- und Folienmesswiderstände, Flachmesswiderstände in Dickschicht- und Dünnschichttechnik, Nutenwiderstandsthermometer sowie spezielle Mittelwert-Ausführungen und Dünndraht- Sensoren, jeweils mit typischen Abmessungen, Eigenerwärmungskoeffizienten und Zeitprozentkennwerten. Abschließend wird das typische Driftverhalten von Platin-Messwiderständen, also Kennlinienabweichungen als Funktion von Temperatur und Einsatzzeit erläutert.

Zu den weiteren Metall-Widerstandsthermometern im Abschnitt 9.2.2 zählen Nickel-, Kupfer- und Rhodium-Eisen-Widerstandsthermometer, letztere für den Einsatz bei Tief- und Tiefsttemperaturen.

Der Abschnitt 9.2.3 ist den Bauformen technischer Widerstandsthermometer gewidmet. Es werden anwendungstechnische Kriterien für die Auswahl einer für die jeweilige Messaufgabe bzw. die Einsatzbedingungen optimale Bauform, insbesondere für den Einsatz in fluidischen Medien, beschrieben. Weiter werden Messeinsätze als genormte Standardbauteile industrieller Thermometer, Schutzrohre und Befestigungsmittel behandelt, außerdem Mantel- Widerstandsthermometer, Kabel-Temperaturfühler und Silo-Widerstandsthermometer.

Aufbau und Eigenschaften von Platin-Präzisionsthermometern zur Darstellung und Weitergabe der Internationalen Temperaturskale und für wissenschaftliche Präzisionsmessungen und in Kalibrierlaboratorien werden im Abschnitt 9.2.3 beschrieben.

Der Abschnitt 9.3 zu Halbleiter-Widerstandsthermometern enthält einführend eine physikalische Modellvorstellung für die Temperaturabhängigkeit der elektrischen Leitfähigkeit von Halbleitern. Anschließend werden für die NTC-Thermistoren (Heißleiter) Materialien und Technologie, die stark nichtlineare Kennlinie und die Temperaturkoeffizienten, sowie Approximationsgleichungen für Kennlinien mit höherer Genauigkeit bzw. mit weiterem Anwendungsbereich, wiederum mit Rechenbeispielen beschrieben, außerdem Kennlinien-Toleranzen und typisches Driftverhalten, Auswirkungen der Eigenerwärmung auf ihre U-I-Kennlinie sowie Bauformen und Einsatzgebiete.

Weitere Abschnitte sind Thermistoren mit positivem Temperaturkoeffizienten (Kaltleiter), Silizium-Planar-Temperatursensoren sowie Ge- und Carbon-Widerstandsthermometern gewidmet.

Die Eigenerwärmung ist eine wichtige Fehlerursache bei Widerstandsthermometern. Abschnitt 9.4 stellt ihre Grundlagen dar und erläutert sie mit drei Rechenbeispielen, beschreibt die Einflussfaktoren auf diesen Messfehler und seine Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen, sowie die Möglichkeiten seiner experimentellen Bestimmung, Verminderung bzw. Korrektur.

Nach einer möglichen Kennlinien-Korrektur durch passive Beschaltung des Messwiderstandes im Abschnitt 9.5 werden im Abschnitt 9.6 die gebräuchlichen Messschaltungen für Widerstandsthermometer behandelt. Neben einfachen Messschaltungen, der getrennten Strom- und Spannungsmessung sowie der Verhältnismessung stehen die verschiedenen klassischen Brückenschaltungen mit Abgleichverfahren oder im Ausschlag-Verfahren mit mehreren Rechenbeispielen im Mittelpunkt, sowohl für den industriellen Einsatz als auch für die Präzisions-Temperaturmessung und Kalibrierung.

Als zusätzliche Fehlerquellen (siehe Abschnitt 9.7) müssen Thermospannungen im Messkreis, elektromagnetische Einstreuungen, zu geringe Isolationswiderstände sowie Zuleitungs- und Innenleitungs-Widerstände beachtet werden. Abschließend werden im Abschnitt 9.8 Messumformer für Widerstandsthermometer sowohl mit analogem als auch mit digitalem (Bus-)Ausgangssignal behandelt.

Dipl.-Phys. Matthias Nau

4. Chemie und Werkstoffkunde 1

Maria Steinmetz, Heiner Dintera

4. Bruchmechanik

Die Bruchmechanik geht von Fehlstellen und Rissen in Bauteilen und Strukturen aus. Infolge der Bauteilbelastung tritt in der Umgebung von Rissen ein singuläres Spannungsfeld mit elastizitätstheoretisch ermittelten, unendlich hohen Spannungen auf. Da sich diese Fehlstellen nicht mit Festigkeitskriterien beurteilen lassen, sind bruchmechanische Kenngrößen und Kennwerte erforderlich um die Gefährlichkeit von Rissen abzuschätzen. Kennzeichnend für das Spannungsfeld in der Rissumgebung ist der Spannungsintensitätsfaktor, wichtigster Werkstoffkennwert ist die Risszähigkeit. Mit beiden Größen lässt sich die bruchmechanische Restfestigkeit und die kritische Risslänge, bei der instabile Rissausbreitung eintritt, ermitteln. In diesem Kapitel werden zudem ein Leck-vor-Bruch-Kriterium sowie die Energiebilanz bei Rissausbreitung und Bruch vorgestellt.

Hans Albert Richard, Ralf Bürgel, Andre Riemer

5. Das Makromolekül als Festkörper und als Schmelze

Im Abschnitt Strukturen wird auf die Klassifizierung von Polymeren sowie auf kristalline und amorphe Polymere einschließlich der experimentellen Methoden eingegangen. Der Abschnitt thermische Eigenschaften und thermische Umwandlungen behandelt Phasenübergänge und Umwandlungen, Messmethoden zur Ermittlung thermischer Umwandlungen, thermische Größen und Glasübergangs- und Schmelztemperaturen. Der Abschnitt mechanische Eigenschaften, Rheologie befasst sich mit Dehnung, Kompression, Scherung, Schallgeschwindigkeit, Viskoelastizität, mechanisch-dynamischen Prozessen, anelastischem Verhalten, Bruchvorgängen, Schlag- und Kerbschlagzähigkeit, Spannungskorrosion, Zeitstandzugfestigkeiten, Ermüdungsbrüchen, Härte, Reibung und Abrieb. Besondere Kapitel befassen sich mit den optischen und elektrischen Eigenschaften, der makromolekularen Struktur und den makroskopischen Eigenschaften mit den Unterkapiteln mechanische und optische Eigenschaften und Polymere als organische Halbleiter sowie mit der technischen Verarbeitung von Makromolekülen.

Prof. Dr. M. D. Lechner, Priv.Doz. Dr. E. H. Nordmeier, Prof. Dr. B. J. Schmitt, Dr. K.-H. Hahn, Dr. C. Lennartz, Doz. Dr. R. Heering

7. Sensoren

Ein Sensor (lat.: sensus, Sinn) ist ein

Fühler

, der die

Messgrößen der Umwelt

erfassen kann. Naturwissenschaftliche Effekte in Physik, Chemie, Biologie und Medizin ermöglichen eine große Vielfalt an Sensoren und Einsatzfeldern. Ein Sensor ist in der Lage, die erwähnten Gesetze ausnutzend, physikalische, klimatische, chemische, biologische und medizinische Größen zu erfassen, diese Informationen auszuwerten und entsprechende Maßnahmen zur Steuerung einzuleiten. In diesem Werk werden hauptsächlich physikalische Messgrößen betrachtet. In diesem Fall wandelt ein Sensor eine

physikalische Größe

(z. B. Kraft oder Temperatur) mit Hilfe eines

physikalischen Effektes

in ein weiterverarbeitbares

elektrisches Signal

(z. B. elektrischer Widerstand, Spannung oder Strom) um, wie dies Abb. 7.1 zeigt. Das Sensorelement erfüllt dabei die Funktion des

Aufnehmers

, eines

Wandlers

und eines

Verstärkers

bzw. einer

Auswerte-Elektronik

. Man entwickelt zunehmend

integrierte Sensoren

, die im Sensorelement bereits eine Signalvorverarbeitung mit Hilfe einer Auswerte-Elektronik ermöglichen (gestrichelte Linie in Abb. 7.1). Eventuelle Störgrößen, die den Messwert des Sensors beeinflussen (z. B. Temperatureinflüsse), können rechnerisch mit einem Mikroprozessor berücksichtigt werden. Hierbei können genormte Ausgangssignale erzeugt werden, die von Umgebungseinflüssen wie Temperaturdifferenzen oder Spannungsschwankungen unabhängig sind. In selteneren Fällen kann das Sensorsignal kann auch hydraulische und pneumatische Ausgangsgrößen liefern. Solche

Messwertaufnehmer

steuern dann die angeschlossenen Stellglieder direkt an.

Ekbert Hering

5. Anhang

Interessante Links zum Thema Glas werden mit einer kurzen Kommentierung aufgeführt (Stand Mitte 2013), sowie einige wissenschaftliche Begriffe in einem Glossar erläutert.

Helmut A. Schaeffer, Roland Langfeld

10. Anhang

Nachfolgend wird auf die Spezifik und die Gemeinsamkeiten der Produktionsfunktionen für die

Fertigungs-, Verfahrens- sowie der Verarbeitungstechnik

vergleichend eingegangen. Dabei konzentrieren sich die Schwerpunkte auf die folgende Gliederung, wobei auf die Besonderheiten gegenüber der Fertigungstechnischen Industrie speziell eingegangen wird:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. mult. Michael Schenk, Univ.- Prof. (i.R.) Dr. Dr.-Ing. Siegfried Wirth, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Egon Müller

7. Abwasserbehandlungsprozesse

Die Chargenbehandlung ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden zur Abwasserreinigung im Bereich der metallbe- und -verarbeitenden Industrie. Sie eignet sich zur Behandlung von fast allen dort anfallenden Abwässern. Mit kontinuierlichen Durchlaufanlagen können in vielen Fällen die rechtlichen Vorgaben nicht eingehalten werden und sie sind somit nicht genehmigungsfähig. Dagegen haben Chargenanlagen einen erheblichen Vorteil. Der grundlegende Aufbau sowie die durchgeführten Verfahrensschritte und Prozessfolgen sind einfach konzipiert. Die Anlagen sind so gebaut, dass verschiedenartige Abwässer zur Behandlung gesammelt werden können. Durch die Abwasserführung lässt sich die neutralisierende Wirkung verschiedener Abwässer nutzen. Die Chargenbehandlung ist bei professioneller Bedienung die sicherste Reinigungsmethode. Erst nach vollständiger Behandlung und Prüfung kann das Abwasser die Anlage verlassen.

Gabi Förtsch, Prof. Dr. Heinz Meinholz

2. Strukturen und Eigenschaften

Die Vielfalt an Stoffklassen und Eigenschaften der Werkstoffe ergibt sich aus ihrem strukturellen Aufbau. Einer von mehreren Bestimmungsfaktoren ist die chemische Zusammensetzung. Daneben bestimmen beispielsweise auch der Gefügeaufbau oder Gefügebesonderheiten wie z.B. Porenstrukturen die Eigenschaften und damit mögliche Anwendungen. Schließlich beeinflusst auch noch der Prozess der Herstellung der Werkstoffe und Bauteile deren Eigenschaften.

Marc-Denis Weitze, Christina Berger

8. Verarbeitung metallischer Werkstoffe

Die Abb. 8.1 enthält ein Ordnungssystem für die Fertigungsverfahren in Anlehnung an DIN 8580:03. Diese systematische Einordnung aller Verfahren, die Umformverfahren detailliert nach den Kraftrichtungen unterteilt, dient einer allgemeinen Übersicht. Die Darstellung der verschiedenen Fertigungsverfahren in den folgenden Abschnitten Warmformgebung, Kaltformgebung, Gießereitechnik, Pulvermetallurgie und Sprühkompaktieren, Beschichten von Stahl sowie Fügetechnik richtet sich stark nach der jeweiligen praktischen Bedeutung und erfolgt beim Umformen verfahrens- und produktorientiert für Schmiedeteile, Grob- oder Feinbleche, Profile, nahtlose, geschweißte und Präzisions-Stahlrohre sowie Stangen und Drähte [7.1, 8.1–8.23]. Die Ausführungen und Angaben der folgenden Kapitel gelten vielfach allgemein für metallische Werkstoffe der technischen Praxis. Der besonderen Bedeutung der Stähle entsprechend wird häufig speziell auf deren Verarbeitung eingegangen. Im Hinblick auf Besonderheiten bei der Verarbeitung von Aluminiumwerkstoffen sei auf [5.25, 5.26] verwiesen.

Nach Erläuterung des Werkstoffverhaltens bei der Warmformgebung wird das Schmieden mit seinen Varianten als Verfahren vorgestellt, das endkonturnahe Produkte ermöglicht. Das Warmwalzen von Stählen erzeugt dagegen weiter zu verarbeitende Halbzeuge. Der Beschreibung der Herstellung nahtloser Rohre folgt diejenige geschweißter Rohre sowie als Massivumformverfahren das Strangpressen für Stahl- oder NE-Metallprodukte. Kaltformgebungsverfahren (Biegen, Tief-, Streckziehen, Drücken) bringen vielfach Bleche in eine gewünschte Endform oder stellen aus Vorprodukten, z. B. durch Ziehvorgänge (Draht-, Präzisionsrohrziehen), Endprodukte her.DurchMassivumformen beim Fließpressen werden zylindrische Voll- oder Hohlkörper erzeugt [7.1,8.1–8.23].

Prof. em. Dr.-Ing. Jürgen Ruge, Prof. em. Dr.-Ing. Helmut Wohlfahrt

4. Die Produkte fürs elastische Kleben

In diesem Kapitel werden die Eigenschaften und Beispiele möglicher Anwendungen von chemisch aushärtenden Silikonen, Polyurethanen, Silan-Hybridsystemen und Polysulfiden vorgestellt.

Manfred Pröbster

B

Dr. Dr. h.c. Reinhold Sellien, Dr. Helmut Sellien

9. I Maschinenelemente

Der konstruktive Entwicklungsprozess eines Produkts kann nicht losgelöst von den einzelnen Phasen betrachtet werden, die es während seines Bestehens durchläuft. Jede Phase beeinflusst mehr oder weniger die Ziele der Produktentwicklung. Diese Wechselwirkungen müssen Entwickler und Konstrukteur berücksichtigen. Zum Teil spiegeln sich diese Verbindungen in Anforderungen und Gestaltungshinweisen wider (siehe Kapitel 1.4). Im Folgenden wird der Produktlebenszyklus mit seinen einzelnen Phasen näher vorgestellt.

Alfred Böge

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; Abtragen; thermisches Schneiden)

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers. Dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im Ganzen vermindert (z. B. durch Zerteilen, Spanen, Abtragen, thermisches Schneiden).

Prof. Dr. Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze

Sensormessprinzipien

In Kraftfahrzeugen arbeiten eine Vielzahl von Sensoren. Als Wahrnehmungsorgan der Fahrzeuge setzen sie variable Eingangsgrößen in elektrische Signale um. Von den Steuergeräten der Motormanagement-, Sicherheits- und Komfortsysteme werden diese Signale für Steuerungs- und Regelungsfunktionen herangezogen. Je nach Aufgabe kommen unterschiedlich Messprinzipien zum Einsatz.

Prof. Dr.-Ing. Konrad Reif

Kapitel 8. Keramische Werkstoffe

Prof. Dr. mont. Dr. h.c. Ewald Werner, Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Erhard Hornbogen, Prof. Dr. Norbert Jost, Prof. Dr.-Ing. Gunther Eggeler

2. Urformen

Urformen ist nach DIN 8580 als formschaffendes Fertigungsverfahren das Fertigen eines festen Körpers aus formlosem Stoff durch Schaffen des Zusammenhaltes. Hierbei treten die Stoffeigenschaften des Werkstückes erstmalig bestimmbar in Erscheinung. Formlose Stoffe können z.B. Gase, Flüssigkeiten und Pulver oder deren Übergangszustände wie Dampf, Brei, Paste sein, ebenso wie Fasern, Späne oder Granulat.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Risse

4. Trennen

Trennen ist das Fertigen durch Änderung der Form eines festen Körpers, wobei der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im Ganzen vermindert wird. In der Hauptgruppe 3 Trennen der DIN 8580 sind die wesentlichen Verfahrensuntergruppen erfasst, Abb. 4.1. Im Rahmen dieses Kapitels werden die Verfahrensuntergruppen Zerlegen, Reinigen und Evakuieren nicht betrachtet. Für die im Weiteren betrachteten Trennverfahren Zerteilen und Spanen ist das Zusammenwirken eines Werkzeuges und eines Werkstückes charakteristisch, wobei eine Relativbewegung zwischen beiden existieren muss. Dabei sind Werkzeuge Fertigungsmittel, die durch Relativbewegungen gegenüber demWerkstück unter Energieübertragung die Bildung einer Form oder die Änderung einer Form oder Lage bewirken. Der Trennvorgang erfolgt immer auf mechanischemWege. Dagegen erfolgt bei der Verfahrensuntergruppe Abtragen die Trennung der Stoffteilchen vom Werkstück auf nichtmechanischemWege, z.B. chemisch oder physikalisch.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Risse

9. Lasermaterialbearbeitung

Laser ist ein Akronym aus dem Englischen Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, Lichtverstärkung durch stimulierte Strahlungsemission. Das Laserbündel ist gekennzeichnet durch nahezu monochromatisches (gleiche Wellenlänge) und zeitlich und räumlich kohärentes (gleiche Frequenz und Phasenlage) Licht. Seit der ersten Umsetzung des physikalischen Effektes der Lichtverstärkung durch induzierte Strahlungsemission 1960 durch Maiman und Mitarbeiter in einem Rubinlaser hat das Werkzeug Laser eine sprunghafte Entwicklung genommen. Immer mehr entwickelte Laserarten führen bei immer höheren realisierten Laserleistungen zu einer immer breiteren Anwendung in der Materialbearbeitung, Messtechnik und Analytik, Medizin, Kommunikation und Forschung. Im Rahmen dieser Ausführungen ist es nicht möglich, auf die Probleme der Lasererzeugung und der optischen Probleme bei der Strahlformung und Strahlführung einzugehen. Es soll und kann im Folgenden nur ein allgemeiner Überblick zum Thema Materialbearbeitung mit Laser geboten werden. Die allgemeinen Vorteile des monochromatischen kohärenten Laserbündels sind folgende: die Möglichkeiten der Fokussierung auf sehr kleine Fokusdurchmesser infolge der Wellenlänge und dadurch die hohe Leistungsdichte im Fokuspunkt, die geringe Divergenz, die Unbeeinflussbarkeit von elektrischen und magnetischen Feldern und die gute Modellierbarkeit, z. B. durch Pulsen und Pulsformung.

Prof. Dr.-Ing. Andreas Risse

8. Klebstoffauswahl

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach

dem

geeigneten Klebstoff für

das

zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“ über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Produkte „zum Verkleben und Verbinden von Werkstoffen aller Art“. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, dass so mancher Anwender – vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen – dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt.

Gerd Habenicht

1. Grundlegende Begriffe und Zusammenhänge

Der Abschnitt will dem Einsteiger in das Gebiet die Bedeutung und Verflechtung mit anderen Fachgebieten aufzeigen, auf Entwicklungsrichtungen hinweisen und die grundsätzliche Herangehensweise an den vielfältigen Stoff vorführen.

Wolfgang Weißbach

5. Chemische Bindung und Struktur

Warum baut man Brücken aus Stahlbeton, Flugzeuge aus Titanlegierungen, Schneidwerkzeuge aus gehärtetem Stahl und chemikalienbeständige Dichtungen aus Fluorpolymeren? Die Struktur der Materie erklärt diese Fragen.

Peter Kurzweil, Paul Scheipers

Kapitel 1. Überblick

Lernziel: Dieses Kapitel vermittelt einen ersten Eindruck von Werkstoffen, die bestimmte technische Eigenschaften besitzen müssen, dabei einfach herstellbar sein sollen und die Forderung der Wirtschaftlichkeit erfüllen müssen. Wir diskutieren Werkstoffe in einfachen, allgemeinen und speziellen Zusammenh ängen und lernen das Wissensgebiet Werkstoffkunde kennen, das die Werkstoffwissenschaft und die Werkstofftechnik umfasst. Wir verschaffen uns einen ersten Eindruck vom mikroskopischen Aufbau der vier Werkstoffgruppen Metalle, Gläser/Keramiken, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Wir lernen einige wichtige Werkstoffeigenschaften kennen. Es geht dann um zuverl ässige Daten über Eigenschaften von Werkstoffen und in diesem Zusammenhang wird die Prüfung, die Normung und die Bezeichnung von Werkstoffen betrachtet. Schließlich befassen wir uns kurz mit der zeitlichen Entwicklung von Werkstoffen und führen den Begriff der Nachhaltigkeit ein.

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Erhard Hornbogen, Prof. Dr.-Ing. Gunther Eggeler, Prof. Dr. mont. Dr. h.c. Ewald Werner

6. Werkstoffe in der Bioverfahrenstechnik

In der Bioverfahrenstechnik werden lebende organische Systeme oder Kleinlebewesen in technischen Prozessen angewandt. Dies ist immer mit einer Übertragung biologischer Erkenntnisse in andere Anwendungsfelder verbunden, u.a. in die Medizin oder Landwirtschaft. In diesem allumfassenden Begriff sind eine Fülle von Einzeldisziplinen integriert, wie die Bionik oder Biomitnetrie. Eine biotechnologische Produktion ist aus unserem Alltag nicht mehr fortzudenken, sei es zur Nahrungsmittelherstellung (Brot, Weir, Käse, Yoghurt), in der Umwelttechnik (Abwasser, ökologischer Materialabbau), zur Produktion hochwirksamer Pharmaka (Interferon, Insulin, Penicillin) oder zur „biologischen Produktion“von Werkstoffen (Bakterienzellulose, biomirnetische Membranen and Komposite).

Prof.Dr.rer.nat.Dr.Ing.habil. Rainer Schmitt

Kapitel 2. Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer

Produzierende Unternehmen in Hochlohnländern werden im internationalen Verdrängungswettbewerb immer stärker durch die augenscheinlich im relativen Vergleich niedrigeren Produktionskosten in Niedriglohnländern unter Druck gesetzt. Um dem entgegenzuwirken, reagiert eine große Anzahl produzierender Unternehmen mit einer Verlagerung der Produktionsstätten. Auf Grund der starken Abhängigkeit weiterer Wirtschaftsbereiche (wie beispielsweise der Dienstleistungsbranche) von der industriellen Produktion, gefährdet dieser Trend mittel- und langfristig den Wohlstand in Europa. (Lau 2005) Produktionsverlagerungen führen in der Regel auch zu nachfolgenden Verlagerungen von Dienstleistungs-, aber auch von Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten. Da über 40 % der sozialversicherungspflichtigen Erwerbstätigen in Deutschland dem produzierenden Gewerbe zugerechnet werden, nimmt die Produktion eine Schlüsselrolle ein und ihre Abwanderung birgt immense Risiken für die Entwicklung der Volkswirtschaft des Landes. (Statistisches Bundesamt

2010

)

Susanne Aghassi, Fabian Bauhoff, Christian Brecher, Sascha Fuchs, Sabina Jeschke, Claudia Jooß, Stefan Kozielski, Simon Orilski, Anja Richert, Andreas Roderburg, Michael Schiffer, Johannes Schubert, Günther Schuh, Sebastian Stiller, Florian Welter, Jens Arnoscht, Oliver Karmann, Stefan Tönissen

I. Maschinenelemente

Der konstruktive Entwicklungsprozess eines Produkts kann nicht losgelöst von den einzelnen Phasen betrachtet werden, die es während seines Bestehens durchläuft. Jede Phase beeinflusst mehr oder weniger die Ziele der Produktentwicklung. Diese Wechselwirkungen müssen Entwickler und Konstrukteur berücksichtigen. Zum Teil spiegeln sich diese Verbindungen in Anforderungen und Gestaltungshinweisen wider (siehe Kapitel 1.4). Im Folgenden wird der Produktlebenszyklus mit seinen einzelnen Phasen näher vorgestellt.

Alfred Böge, Wolfgang Böge, Ulrich Borutzki, Susanna Labisch, Petra Linke, Frank Weidermann

Sensormessprinzipien

In Kraftfahrzeugen arbeiten eine Vielzahl von Sensoren. Als Wahrnehmungsorgan der Fahrzeuge setzen sie variable Eingangsgrößen in elektrische Signale um. Von den Steuergeräten der Motormanagement, Sicherheitsund Komfortsysteme werden diese Signale für Steuerungsund Regelungsfunktionen herangezogen. Je nach Aufgabe kommen unterschiedlich Messprinzipien zum Einsatz.

Konrad Reif

5. Kreatives Problemlösen am Beispiel Industrial Design

In diesem Kapitel wird das kreative Problemlösungsverhalten empirisch beispielhaft in der Industrial-Design-Branche untersucht. Dieser Analyse kommt eine doppelte Bedeutung zu, einerseits wird das im Kapitel 4 vorgestellte

Planetenmodell der kollaborativen Kreativität

im Hinblick auf ausgewählte Komponenten und deren Ausprägungen untersucht, andererseits haben die gewonnenen Erkenntnisse selbst zu einer frühen Adaptierung des Modells geführt.

Gerald Steiner

7. Recycling von Glas, Keramik und mineralischen Baustoffen

Die Werkstoffe dieser Gruppe bestehen überwiegend aus Silikaten und in geringerem Umfang aus Oxiden (Al

2

O

3

, MgO, ZrO

2

) oder Karbiden bzw. Nitriden (SiC, BN, AlN, Si

3

N

4

) und sind anorganisch. Diese chemischen Verbindungen zeichnen sich durch eine große thermische und meist auch chemische Stabilität aus. Diese Eigenschaften resultieren bei den Silikaten vor allem aus der großen Stabilität der Si-O-Bindung, die als SiO

4

-Baugruppe (SiO

4

-Tetraeder) in kristallinen und glasigen Silikaten die Grundstruktur bildet. Als Bindungspartner der silikatischen Anionenkomplexe sind hauptsächlich die Oxide des Al und Mg sowie Alkalimetall- und Erdalkalimetallionen zu nennen.

Prof. (em.) Dr.-Ing. Hans Martens

4. Physikalische und chemische Recyclingverfahren und Vorbehandlungsverfahren

Parallel zu den in ► Kap. 3 vorgestellten mechanischen Verfahren für den Aufschluss und die Sortierung von Werkstoffen stehen noch zahlreiche physikalische und chemische Methoden zur Trennung und Reinigung von Werkstoffen und anderen festen und flüssigen Materialien zur Verfügung. Diese werden teilweise zur Abtrennung geringerer Massenanteile von der Hauptmasse fester Abfälle eingesetzt und haben in einem solchen Fall den Charakter von

Vorbehandlungsprozessen

für die mechanischen Verfahren. Die physikalischen und chemischen Verfahren sind aber vor allem als wesentliche Verarbeitungsstufen im Anschluss an die mechanischen Verfahrensstufen erforderlich.

Prof. (em.) Dr.-Ing. Hans Martens

12. Energetische Verwertung von festen Abfällen und Einsatz von Ersatzbrennstoffen

Das entscheidende Kriterium für eine energetische Verwertung ist der untere Heizwert H

u

. Dieser Wert kann bei festen Abfällen den Heizwerten von Primärbrennstoffen (Heizöl 40 MJ/kg; Steinkohle 30 MJ/kg; Rohbraunkohle 8…12 MJ/kg) nahekommen, wie z. B. die H

u

für Kunststoffabfälle zeigen (PE, PS 40 MJ/kg, Autoreifen 36 MJ/kg, Verbundverpackungen 22 MJ/kg, Papier 17 MJ/kg und Textilien 16 MJ/kg). Gemischte Siedlungsabfälle erreichen dagegen nur 8…11 MJ/kg und Klärschlamm 10 MJ/kg. In Deutschland sind im

Kreislaufwirtschaft s- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG)

die Einordnung und die grundsätzlichen Anforderungen an die energetische Verwertung von Abfällen festgelegt [1].

Prof. (em.) Dr.-Ing. Hans Martens

7. Weltunternehmen der Gegenwart

Verschiedene strukturelle Entwicklungen ab der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts legen die Vermutung nahe, dass sich die Komplexität der Weltgesellschaft der Gegenwart durch die Vorstellung einer sich weltweit ausdifferenzierenden Pluralität nationaler Einheiten, die untereinander durchaus vielfältige Interaktionsmöglichkeiten zulassen, nicht mehr adäquat erfassen lässt. Eine denkbare Alternativkonstruktion, von der die folgenden Analysen ausgehen, besteht in der Annahme eines singulären Gesellschaftssystems, dessen weltweite Kommunikationszusammenhänge nicht mehr durch nationalstaatliche Grenzziehungen limitiert werden können. Die von Niklas Luhmann und Rudolf Stichweh formulierte Theorie der Weltgesellschaft geht davon aus, dass sich nicht nur die Erreichbarkeit grenzüberschreitender Möglichkeiten der politischen, rechtlichen, ökonomischen, wissenschaftlichen oder kulturellen Kommunikation erwarten lässt, sondern vor allem die wechselseitige Orientierung jeder Kommunikation an dieser Erreichbarkeit zunehmend erwartbar geworden ist.

Darnell Hilliard

5. Chemische Bindung und Struktur

Warum baut man Brücken aus Stahlbeton, Flugzeuge aus Titanlegierungen, Schneidwerkzeuge aus gehärtetem Stahl und chemikalienbeständige Dichtungen aus Fluorpolymeren? Die Struktur der Materie erklärt diese Fragen.

Peter Kurzweil, Paul Scheipers

Sensormessprinzipien

In Kraftfahrzeugen arbeiten eine Vielzahl von Sensoren. Als Wahrnehmungsorgan der Fahrzeuge setzen sie variable Eingangsgrößen in elektrische Signale um. Von den Steuergeräten der Motormanagement-, Sicherheits- und Komfortsysteme werden diese Signale für Steuerungs- und Regelungsfunktionen herangezogen. Je nach Aufgabe kommen unterschiedlich Messprinzipien zum Einsatz.

Konrad Reif

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; Abtragen; thermisches Schneiden)

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers. Dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im Ganzen vermindert (z. B. durch Zerteilen, Spanen, Abtragen, thermisches Schneiden).

Prof. Dr.-Ing. A. Herbert Fritz, Prof. Dr.-Ing. Günter Schulze

23. Anwendungen und Entwicklungspotenzial

Der militärische Einsatz von Hochenergie-Lasern in „Star-Wars“-Projekten hat früher teilweise zu einem negativen Bild der Lasertechnik geführt. Neben diesen waffentechnischen Vorhaben existiert jedoch eine ganze Palette friedlicher, zum Teil spektakulärer Laseranwendungen. Darunter fallen zentimetergenaue Messungen der Kontinentaldrift und des Abstandes Erde-Mond. Halbleiterlaser und Glasfasern steigern unsere Kommunikationsmöglichkeiten um viele Größenordnungen. Laserstrahlen mit hoher Leistung werden zur Materialbearbeitung und für die Chirurgie eingesetzt. Die Holographie mit Laserlicht eröffnet neue Möglichkeiten zur dreidimensionalen Bilddarstellung, Mustererkennung und Bildverarbeitung. Schon jetzt sind Diodenlaser in CD-und DVD-Speichern. Derartige Anwendungsmöglichkeiten der Laser werden in diesem Kapitel an einigen Beispielen dargestellt.

Professor Dr. Jürgen Eichler, Professor Dr.-Ing. Hans Joachim Eichler

1. Grundlegende Begriffe und Zusammenhänge

Der Abschnitt will dem Einsteiger in das Gebiet die Bedeutung und Verflechtung mit anderen Fachgebieten aufzeigen, auf Entwicklungsrichtungen hinweisen und die grundsätzliche Herangehensweise an den vielfältigen Stoff vorführen.

Wolfgang Weißbach

Kapitel 1. Überblick

Lernziel:

Dieses Kapitel vermittelt einen ersten Eindruck von Werkstoffen, die bestimmte technische Eigenschaften besitzen müssen, dabei einfach herstellbar sein sollen und die Forderung der Wirtschaftlichkeit erfüllen müssen. Wir diskutieren Werkstoffe in einfachen, allgemeinen und speziellen Zusammenhängen und lernen das Wissensgebiet Werkstoffkunde kennen, das die Werkstoffwissenschaft und die Werkstofftechnik umfasst. Wir verschaffen uns einen ersten Eindruck vom mikroskopischen Aufbau der vier Werkstoffgruppen Metalle, Gläser/Keramiken, Kunststoffe und Verbundwerkstoffe. Wir lernen einige wichtige Werkstoffeigenschaften kennen. Es geht dann um zuverl ässige Datenüber Eigenschaften von Werkstoffen und in diesem Zusammenhang wird die Prüfung, die Normung und die Bezeichnung von Werkstoffen betrachtet. Schließlich befassen wir uns kurz mit der zeitlichen Entwicklung von Werkstoffen und führen den Begriff der Nachhaltigkeit ein.

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Erhard Hornbogen, Prof. Dr.-Ing. Gunther Eggeler, Prof. Dr. mont. Ewald Werner

5. Das Makromolekül als Festkörper und als Schmelze

Polymere Festkörper lassen sich in drei Klassen einteilen:

(1)

Thermoplaste

— Dazu gehören amorphe unvernetzte und teilkristalline unvernetzte Polymere. Sie sind schmelzbar und können durch Extrusion, Spritzguss oder im Spinnverfahren verarbeitet werden. In organischen Lösemitteln sind sie oft löslich. Sie enthalten sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche. Die Makromolekülketten gehen dabei durch mehrere Bereiche und stellen so den Zusammenhalt des Polymers her (siehe Abbildung 5.1).

(2)

Elastomere

— Hierbei handelt es sich um amorphe, leicht vernetzte Polymere (Kautschuke). Sie sind dehnbar, können aber nicht in den geschmolzenen Zustand überführt werden. In Lösemitteln quellen sie; aber sie sind nicht löslich.

(3)

Duroplaste

— Sie besitzen die Struktur engmaschiger Netzwerke. Die Kettenwachstumsreaktion erfolgt gleichzeitig mit der Vernetzung bei hohen Temperaturen und Drücken im sogenannten Härtungsprozeß. Duroplaste sind im ausgehärteten Zustand unschmelzbar, unlöslich und zeigen keine oder nur geringe Quellung.

Abbildung 5.1

Zweiphasenmodell eines teilkristallinen polymeren Festkörpers. (

A.V. Tobolsky, H.F. Mark

, 1980)

Prof. Dr. M. D. Lechner, Priv. Doz. Dr. E. H. Nordmeier, Prof. Dr. em. K. Gehrke

Kapitel 16. Rektifikation

Die Rektifikation ist ein thermisches Verfahren zur Trennung von Flüssigkeiten mit eng beieinander liegenden Siedepunkten. Die Trennung beruht wie bei der Destillation auf der unterschiedlichen Flüchtigkeit der Komponenten. Die Rektifikation ist aber im Gegensatz zur Destillation in der Lage, Flüssigkeiten mit fast gleich großen Siedepunkten von einander zu trennen.Wie das Kap. 15 gezeigt hat, misslingt die destillative Trennung, wenn die Siedepunktdifferenz zwischen den Flüssigkeiten unter 100 ◦C bzw. die relative Flüchtigkeit unter 10 liegen. Die Zusammensetzungen der Brüden und des Konzentrats sind dann zu ähnlich, um eine genügende Trennung zu erreichen. Die Rektifikation liefert demgegenüber selbst dann ziemlich reine Komponenten, wenn die Siedepunktdifferenz im Extremfall unter 1 ◦C bzw. die relative Flüchtigkeit unter 1,01 betragen.

Prof. DR. Daniel S. Christen

Kapitel 8. Keramische Werkstoffe

Zur Gruppe der keramischen Werkstoffen gehören alle nichtmetallischen und anorganischen Werkstoffe. Die Grenze zwischen keramischen und metallischen Werkstoffen wird mit Hilfe des Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes definiert, der in Metallen ein positives, in keramischen Stoffen ein negatives Vorzeichen hat. Die Grenze der keramischen Werkstoffe zu den hochpolymeren Stoffen wird von der molekularen Struktur festgelegt. Die Kunststoffe besitzen diskrete Moleküle, nämlich Ketten, in denen die Kohlenstoffatome kovalent miteinander verbunden sind. Diese Moleküle sind im Kunststoff durch schwache Van-der-Waalssche Bindungen verbunden. Im keramischen Werkstoff gibt es keine diskreten Moleküle, sondern räumliche Anordnungen einer oder mehrerer Atomarten, entweder geordnet als Kristallgitter oder regellos als Glas. Der größte Teil der keramischen Werkstoffe sind chemische Verbindungen zwischen Metallen und den Elementen der Gruppen UIA bis VIIA.

Ewald Werner, Erhard Hornbogen, Norbert Jost, Gunther Eggeler

8. Isolatortechnik in der pharmazeutischen Industrie

Die Isolatortechnik ist der konventionellen (offenen) Reinraumtechnik immer dann vorzuziehen, wenn stringente Anforderungen an den Arbeitsschutz bzw. an den Arbeitsschutz in Kombination mit absolutem Produktschutz vorliegen.

Dr. Lothar Gail, Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Hortig

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; Abtragen)

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers, dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im ganzen vermindert (z. B. durch Zerteilen, Spanen, Abtragen.

Prof. Dr.-Ing. Alfred Herbert Fritz, Prof. Dr.-Ing. Günter Schulze

Erfolgreiches Marketing im Werkzeugmaschinenbau

Der Werkzeugmaschinenbau stellt den größten Teilbereich des gesamten Maschinenbaus dar, zu dem beispielsweise auch die Luftfahrts-, Förder- oder Antriebstechnik zählen. Dabei legt der Begriff „Werkzeugmaschine“ die Vermutung nahe, dass mit diesen Maschinen Werkzeuge produziert werden. Diese Definition trifft jedoch nur in den wenigsten Fällen zu. Vielmehr stellen Werkzeugmaschinen Maschinen dar, die als Werkzeuge fungieren, d. h. zur Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt werden. Sie erfüllen somit eine zentrale Aufgabe in sämtlichen Fertigungsprozessen der metallbearbeitenden Industrie und finden in den unterschiedlichsten Branchen wie dem Maschinen- und Formenbau, der Automobil- und Zuliefererindustrie oder der Kunststoffverarbeitung Einsatz.

Dr. Rüdiger Kapitza

9. Chemische Industrieprodukte

Die Industriechemikalie Nr. 1 ist die Schwefelsäure. Über die mengenmäßig produzierten Verbindungen werden jährlich Listen erstellt, die unter den zehn bedeutendsten Chemikalien mehr anorganische als organische Substanzen ausweisen. In der zweiten Dekade halten sich organische und anorganische Verbindungen etwa die Waage, während ab Nr. 21 die Organische Chemie den größeren Anteil liefert. Eine im Großen und Ganzen gultige Auflistung der ersten 15 Industriechemikalien sieht wie folgt aus: Schwefelsäure H2S04, Stickstoff N2, Sauerstoff O2, Ethylen C2H4, Kalk CaC03, Ammoniak NH3, Natriumhydroxid NaOH, Chlor Cb, Phosphorsaure H3PO4, Propylen CH3−CH=CH2, Soda Na2C03, Dichlorethan Cl-C2H4-CI, Salpetersaure HNO3, Harnstoff O=C(NH2)2, Ammoniumnitrat NH4NO3.

Prof. Dr. Dirk Flottmann, Prof. Dr. Detlev Forst, Prof. Dr. Helmut Roßwag

9. Widerstandsthermometer

Für die Funktionsprinzipien der unterschiedlichen Widerstandsthermometer sind die verschiedenen Leitungsmechanismen des elektrischen Stroms — Elektronen- und Ionenleitung — von Bedeutung. Die elektrische Leitfähigkeit κ bzw. der spezifische Widerstand p von Festkörpern werden ausschließlich von der Elektronenleitung durch frei bewegliche Elektronen (Anzahl n+, Beweglichkeit b+) und Defektelektronen (Löcher, Anzahl n−, Beweglichkeit b−) innerhalb des Materials bestimmt (e — Elementarladung): % MathType!MTEF!2!1!+- % feaagaart1ev2aaatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbuLwBLn % hiov2DGi1BTfMBaeXatLxBI9gBaerbd9wDYLwzYbItLDharqqtubsr % 4rNCHbGeaGqiVu0Je9sqqrpepC0xbbL8F4rqqrFfpeea0xe9Lq-Jc9 % vqaqpepm0xbba9pwe9Q8fs0-yqaqpepae9pg0FirpepeKkFr0xfr-x % fr-xb9adbaqaaeGaciGaaiaabeqaamaabaabaaGcbaGaeqOUdSMaey % ypa0JaaGymaiaac+cacqaHbpGCcqGH9aqpcaWGLbGaaiikaiaad6ga % daahaaWcbeqaaiabgUcaRaaakiaadkgadaahaaWcbeqaaiabgUcaRa % aakiabgUcaRiaad6gadaahaaWcbeqaaiabgkHiTaaakiaadkgadaah % aaWcbeqaaiabgkHiTaaakiaacMcaaaa!482C! \[ \kappa = 1/\rho = e(n^ + b^ + + n^ - b^ - ) \] Aus praktischen Gründen unterscheidet man zwischen guten metallischen Leitern, Halbleitern und schlechten Leitern oder Isolatoren. In welchem Maße ein Stoff leitfähig oder isolierend ist, bestimmt die vom atomaren Aufbau des Festkörpers abhängige Trägerdichte der freien Elektronen. Tabelle 9–1 zeigt Beispiele für den großen Bereich der Leitfähigkeit von Festkörpern [9–1].

Dr. Ing. Frank Bernhard

23. Anwendungen und Entwicklungspotential

Der militärische Einsatz von Hochenergie-Lasern in „Star-Wars-“ und SDI-Projekten hat früher teilweise zu einem negativen Bild der Lasertechnik geführt. Neben diesen waffentechnischen Vorhaben existiert jedoch eine ganze Palette friedlicher, zum Teil spektakulärer Laseranwendungen. Darunter fallen zentimetergenaue Messungen der Kontinentaldrift und des Abstan-des Erde-Mond. Halbleiterlaser und Glasfasern steigern unsere Kommunikationsmöglichkeiten um viele Größenordnungen. Laserstrahlen mit hoher Leistung werden zur Materialbearbeitung und für die Chirurgie eingesetzt. Die Holographie mit Laserlicht eröffnet neue Möglichkeiten zur dreidimensionalen Bilddarstellung, Mustererkennung und Bildverarbeitung. Derartige Anwendungsmöglichkeiten der Laser werden in diesem Kapitel an einigen Beispielen dargestellt.

Prof. Dr. Jürgen Eichler, Prof. Dr.-Ing. Hans Joachim Eichler

10. Auswahl eines geeigneten Klebstoffs

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach dem geeigneten Klebstoff für das zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“ über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Produkte „zum Verkleben und Verbinden von Werkstoffen aller Art“. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, dass so mancher Anwender — vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen — dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt.

Gerd Habenicht

5. Das Makromolekül als Festkörper und als Schmelze

Polymere Festkörper lassen sich in drei Klassen einteilen: (1)Thermoplaste — Dazu gehören amorphe unvernetzte und teilkristalline unvernetzte Polymere. Sie sind schmelzbar und können durch Extrusion, Spritzguß oder im Spinnverfahren verarbeitet werden. In organischen Lösemitteln sind sie oft löslich. Sie enthalten sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche. Die Makromolekülketten gehen dabei durch mehrere Bereiche und stellen so den Zusammenhalt des Polymers her (siehe Abbildung 5.1).(2)Elastomere —Hierbei handelt es sich um amorphe, leicht vernetzte Polymere (Kautschuke). Sie sind dehnbar, können aber nicht in den geschmolzenen Zustand überführt werden. In Lösemitteln quellen sie; aber sie sind nicht löslich.(3)Duroplaste — Sie besitzen die Struktur engmaschiger Netzwerke. Die Kettenwachstumsreaktion erfolgt gleichzeitig mit der Vernetzung bei hohen Temperaturen und Drücken im sogenannten Härtungsprozeß. Duroplaste sind im ausgehärteten Zustand unschmelzbar, unlöslich und zeigen keine oder nur geringe Quellung.

Prof. Dr. M. D. Lechner, Prof. Dr. em. K. Gehrke, Dr. E. H. Nordmeier

8. Isolatortechnik in der pharmazeutischen Industrie

Die Isolatortechnik ist der konventionellen (offenen) Reinraumtechnik immer dann vorzuziehen, wenn stringente Anforderungen an den Arbeitsschutz bzw. an den Arbeitsschutz in Kombination mit absolutem Produktschutz vorliegen.

Edgar Sirch

2. Werkstoffgruppen und Werkstoffeigenschaften

Das Gebiet der Werkstoffe lässt sich in ein zweidimensionales Schema gliedern Werkstoffgruppen: sie werden unterschieden nach stofflicher Zusammensetzung und mikroskopischem bzw. atomarem Aufbau.Werkstoffeigenschaften: Hier handelt es sich um Beobachtungen und Messdaten zum Verhalten gegenüber unterschiedlichen Beanspruchungen. Auf dieses Schema, welches einen Werkstoff für einen bestimmten Zeitpunkt charakterisiert, baut sich eine dritte Dimension auf:Vorgänge in und an Werkstoffen: Veränderungen, die sich mit der Zeit unter Einwirkung äußerer Einflussgrößen oder innerer Ungleichgewichte abspielen.

Prof. Dr. Dr.-Ing. E. h. Bernhard Ilschner, Prof. Robert F. Singer

23. Anwendungen und Entwicklungspotential

Der militärische Einsatz von Hochenergie-Lasern in „Star-Wars-“ und SDI-Projekten hat früher teilweise zu einem negativen Bild der Lasertechnik geführt. Neben diesen waffentechnischen Vorhaben existiert jedoch eine ganze Palette friedlicher, zum Teil spektakulärer Laseranwendungen. Darunter fallen zentimetergenaue Messungen der Kontinentaldrift und des Abstandes Erde-Mond. Halbleiterlaser und Glasfasern steigern unsere Kommunikationsmöglichkeiten urn viele Größenordnungen. Laserstrahlen mit hoher Leistung werden zur Materialbearbeitung und für die Chirurgie eingesetzt. Die Holographie mit Laserlicht eröffnet neue Möglichkeiten zur dreidimensionalen Bilddarstellung, Mustererkennung und Bildverarbeitung. Derartige Anwendungsmöglichkeiten der Laser werden in diesem Kapitel an einigen Beispielen dargestellt.

Prof. Dr. Jürgen Eichler, Prof. Dr.-Ing. Hans Joachim Eichler

Die Wirtschaft der Türkei

Entwicklung, Leistung, Strukturen Leistungsvermögen und Wachstumspotenzial außerhalb vielfach unterschätzt

Die meisten Türken sehen in der wirtschaftlichen Entwicklung ihres Landes in erster Linie die Erfolge. Der durchschnittliche türkische Verbraucher empfindet sich nicht als niederdrückend arm oder umweltgeschädigt.

Dr. Wulf Martin

Temperatursensoren

Temperatur ist eine ungerichtete, den Energiezustand des Mediums charakterisierende Größe, die vom Ort und der Zeit abhängen kann:

Robert Bosch GmbH

1. Umweltpolitische Ziele, abfallwirtschaftliche Zielsetzungen, Abfallarten und Begriffe der Abfallwirtschaft

Die menschliche Tätigkeit verändert die Umwelt sowohl qualitativ als auch quantitativ. Für die Ernährung, das Wohnen, die Energieerzeugung, die Güterproduktion, die Kommunikation, die Mobilität, die Freizeitgestaltung u. a. wird eine Ökosphäre des Menschen durch Entnahme und Abgabe in den Boden, das Wasser und die Luft, die Pflanzen und die Tiere belastet (Bild 1.1). Da diese von den Menschen benutzt und genutzt werden, muß eine gezielte Umweltpolitik den Zustand der Umwelt verbessern oder zumindest erhalten, bestehende Umweltschäden (Altlasten) müssen daher vermindert oder beseitigt werden und durch Ordnungsmechanismen die Abfallvermeidung, die Abfallverwertung und die Entsorgung verbessert werden.

Klaus Cord-Landwehr

5. Effiziente Energieanwendung

Als einem der vier Endenergieverbrauchssektoren (Industrie, Kleingewerbe, Haushalte, Verkehr) kommt dem Verkehrssektor mit fast 30% Anteil besondere Bedeutung zu. Unabhängig vom speziellen Verkehrsträger oder dessen technischer Realisierung hängt der Verbrauch sowohl von physikalischen als auch von betrieblichen Aspekten ab. Eine Ebene tiefer wird er aber bereits durch Städteplanung und Konsumgewohnheiten festgelegt, die das Mobilitätsverhalten weitgehend vorgeben. Eine Änderung des Mobilitätsverhaltens erfordert eine lange Vorlauf- und Umsetzungszeit, da hierfür ein Konsens zwischen vielen Akteuren notwendig ist. Es bietet aber auch ein großes Reduktionspotential des Energieverbrauchs und damit verbundener Emissionen.

Prof. Dr. Eckhard Rebhan

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; Abtragen)

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers; dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im ganzen vermindert (z. B. durch Zerteilen, Spanen, Abtragen.

Prof. Dr.-Ing. A. Herbert Fritz, Prof. Dr.-Ing. Günter Schulze

Kapitel 13. Pulvermetallurgie

Die Pulvermetallurgie behandelt die Verfahren, mit denen aus Metallpulvern Werkstoffe und Teile hergestellt werden. Mit diesem Verfahrensweg wird der flüssige Zustand umgangen. Pulvermetallurgische Verfahren werden aus verschiedenen Gründen eingesetzt: Die Formgebung von Teilen kann einfacher und kostengünstiger erfolgen, zum Beispiel durch Reduzierung der Zahl und Kosten von Bearbeitungsschritten; Pulvermetallurgie ist damit ein wichtiges Verfahren zur endformnahen Herstellung von Teilen.Der pulvermetallurgische Verfahrensweg wird angewendet, wenn ein Erschmelzen wegen der hohen Schmelztemperatur (z. B. Wolfram, Tkf = 3410°C) der Reaktivität (z. B. Beryllium) oder der Sprödigkeit (z. B. intermetallische Phasen) eines Werkstoffes ungünstig ist.Manche nützliche Gefügezustände wie geringe Korngröße, besonders feine, gleichmäßige Verteilung unlöslicher Phasen, Porosität, Textur können in vielen Fällen nicht über den Schmelzzustand hergestellt werden.Manche Eigenschaften lassen sich nur über den pulvermetallurgischen Weg erzielen wie die hartmagnetischen Werkstoffe auf der Basis intermetallischer Phasen, Kap. 16.Gemische beliebiger metallischer Phasen und Gemische von Metallen mit anderen Werkstoffgruppen (z. B. Oxid, Karbid, Polymer) können in vielen Fällen nur pulvermetallurgisch hergestellt werden.

Prof. Dr. Erhard Hornbogen, Prof. Dr. Hans Warlimont

10. Auswahl eines geeigneten Klebstoffs

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach dem geeigneten Klebstoff für das zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefordert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“ über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Produkte „zum Verkleben und Verbinden von Werkstoffen aller Art“. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, dass so mancher Anwender — vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen — dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt.

Gerd Habenicht

III.3. Handlungsempfehlungen und Bewertungsvorschläige für eine integrierte Sedimentbewertung

Bei der Untersucbung und Bewertung sind folgende Anwendungsbereiche und Untersuchungszwecke zu unterscheiden: generelle, nutzungs- und verwertungsunabhängige Sedimentgüteklassifikation (Sedimentmonitoring)Umgang mit BaggergutSedimentumlagerung oder Einbringen von Baggergut in ein GewässerVerwertung oder Beseitigung von Baggergut an Land.

Dipl.-Biol. Th. Henschel, W. Ahlf, W. Calmano, F. Krebs, V. Maaß

7. Sensoren

Ein Sensor (lat.: sensus, Sinn) wandelt eine physikalische Große (z. B. Kraft oder Temperatur) mit Hilfe eines physikalischen Effektes in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal (z. B. elektrischer Widerstand, Spannung oder Strom) um, wie dies Bild 7-1 zeigt. Das Sensorelement erfüllt dabei die Funktion des Aufnehmers, eines Wandlers und eines Verstärkers. Man entwikkelt zunehmend integrierte Sensoren, die im Sensorelement bereits eine Signalvorverarbeitung ermöglichen (gestrichelte Linie in Bild 7-1). Hierbei können genormte Ausgangssignale erzeugt werden, die von Umgebungseinflüssen wie Temperaturdifferenzen oder Spannungsschwankungen unabhängig sind. Das Sensor-signal kann auch hydraulische und pneumatische Ausgangsgrößen liefern. Solche Meßwertaufnehmer steuern die angeschlossenen Stellglieder direkt an.

Prof. Dr. Dr. Ekbert Hering, Dipl.-Ing. Klaus Bressler, Dipl.-Ing. Jürgen Gutekunst

5. Verbindungselemente und -verfahren

Sie dienen zur Herstellung von Konstruktionselementen und technischen Systemen aus einzelnen Elementen und lassen sich gemäß Bild 5.1 hinsichtlich des Wirkprinzips in Form-, Kraft- und Stoffschlußverbindungen sowie Verbindungen, bei denen Kraft- und Formschluß kombiniert in Anwendung sind, systematisch ordnen. Zur letzten Gruppe zählen z.B. die Niet- und die Schraubenverbindungen.

Dr.-Ing Waldemar Steinhilper, Dr.-Ing Rudolf Röper

Maschinenelemente

Alfred Böge, Wolfgang Böge

1. Umweltpolitische Ziele, abfallwirtschaftliche Zielsetzungen, Abfallarten und Begriffe der Abfallwirtschaft

Die menschliche Tätigkeit verändert die Umwelt sowohl qualitativ als auch quantitativ. Für die Ernährung, das Wohnen, die Energieerzeugung, die Güterproduktion, die Kommunikation, die Mobilität, die Freizeitgestaltung u.a. wird eine Ökosphäre des Menschen durch Entnahme und Abgabe in den Boden, das Wasser und die Luft, die Pflanzen und die Tiere belastet (Bild 1.1). Da diese von den Menschen benutzt und genutzt werden, muß eine gezielte Umweltpolitik den Zustand der Umwelt verbessern oder zumindest erhalten, bestehende Umweltschäden (Altlasten) müssen daher vermindert oder beseitigt werden und durch Ordnungsmechanismen die Abfallvermeidung, die Abfallverwertung und die Entsorgung verbessert werden.

Prof. Dr.-Ing. Klaus Cord-Landwehr

1. Gleichstromtechnik

Der elektrische Strom entspricht strömenden Ladungsmengen. Der Bewegungsimpuls wird durch ein elektromagnetisches Feld verursacht, das sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet. Dadurch werden alle freien Ladungsträger in einem Medium veranlaßt, praktisch gleichzeitig die Bewegung zu beginnen. Die Geschwindigkeit von Ladungen in metallischen Leitern ist sehr gering (Bruchteile von mm/s).

Prof. Dr.-Ing. habil. Volkmar Seidel

Ein Klassifikationsrahmen für unternehmensexterne Marketinginformationen

Informationen über das Marketingumfeld bilden eine wichtige Grundlage für die Entscheidungsunterstützung des Marketingmanagements. Standard-Informationsprodukte, welche von unternehmensexternen Institutionen, wie Marktforschungsinstituten, Verbänden, statistischen Ämtern etc. regelmäßig erhoben werden, stehen dem Unternehmen schnell, aktuell und kostengünstig zur Verfügung. Ihre systematische Einbindung in Marketinginfomationssysteme erscheint deshalb sinnvoll und zweckmäßig. Im Rahmen einer empirischen Untersuchung wurden zunächst die am Markt erhältlichen, marketingrelevanten Standard-Informationsprodukte erhoben. Die Vielzahl der im Rahmen der verschiedenen Informationsprodukte erhältlichen Einzelinformationen machte es jedoch notwendig diese Meta-Informationen im Rahmen eines Informationssystems abzubilden. Die Auswahl der Informationsprodukte, welche zur Abdeckung bestimmter Informationsbedarfe geeignet sind, wird durch ein Informationssystem wesentlich erleichtert. Voraussetzung für das schnelle Auffinden der Informationen war jedoch zunächst die Entwicklung des hier vorgestellten „Klassifikationsrahmens für unternehmensexterne Marketinginformationen“ auf dessen Grundlage der Benutzer die Auswahl der für ihn relevanten Informationen vornimmt.

Dr. Alfred Schweiger, Sabine Schoberer

1. Platten, Werkzeug und Gerät

Der Fliesenleger verlegt an Wänden und auf Böden vielfältige Arten und Formen von Platten aus Stein, die man nach ihrer Entstehung in Natursteinplatten und künstliche Platten einteilt.

Studiendirektor Otto Kruse

2. Ansetzgrund und Ansetzmörtel

Von einem fachgerecht ausgeführten Fliesenbelag wird verlangt dass er dauerhaft über Jahrzehnte hinweg mit seinem Untergrund verbunden bleibt. Aber nicht nur der abgebundene Mörtel — der Festmörtel — soll gut an Fliesen und Ansetzgrund haften, sondern auch der Frischmörtel beim Ansetzen. Die Haftung des Fest- wie des Frischmörtels hängt wesentlich ab von den Eigenschaften der Fliesen, des Mörtels und des Ansetzgrunds sowie davon, wie der Fliesenleger seine Arbeit ausführt.

Studiendirektor Otto Kruse

Maschinenelemente

Vor allem wegen der Kosten ist es sinnvoll, sich beim Festlegen von Maßen aller Art auf Vorzugszahlen zu beschränken (Baugrößen, Drehzahlen, Drehmomente, Leistungen, Drücke usw.). Man verwendet dazu eine geometrisch gestufte Zahlenfolge (siehe Abschnitt Mathematik).

Alfred Böge, Wolfgang Böge

Kapitel 14. Temperatur

Die Erfassung der Meßgröße Temperatur gehört zu den grundlegenden Aufgabenstellungen in der Meß-, Steuerungs- und Regelungstechnik. Für die Qualität von Produkten, die Sicherheit von Anlagen sowie zur Reduzierung von Schadstoffemissionen ist die Erfassung der Zustandsgröße Temperatur von entscheidender Bedeutung.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hans-Rolf Tränkler, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ernst Obermeier

Kapitel 19. Konzentrationsmessungen in Flüssigkeiten

Sensoren, die geeignet sind Stoffkonzentrationen zu bestimmen, werden gemeinhin als chemische Sensoren bezeichnet. Die wesentlichen Bestimmungsprinzipien chemischer Sensoren, die sich für die Messung in Flüssigkeiten eignen, sind in Tabelle 19–1 aufgelistet.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hans-Rolf Tränkler, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ernst Obermeier

Kapitel 7. Sondertechnologien

Zum spanabhebenden Bearbeiten von metallischen Werkstoffen und Kunststoffen stehen ein Reihe von Bearbeitungsverfahren und entsprechende Werkzeugmaschinen zur Verfügung. Wesentlich schwieriger wird die Bearbeitung der Werkstoffe Keramik, Glas, Silizium und deren Varianten. Durch die besonderen Eigenschaften wie z.B. hohe Härte, Sprödigkeit, Verschleißfestigkeit, elektrisch nicht leitend und Empfindlichkeit gegen bestimmte mechanische Belastungen scheiden die meisten konventionellen Bearbeitungsverfahren aus. In vielen Fällen können die Bearbeitungsprobleme bei den o.g. Werkstoffen durch den Einsatz der Ultraschall-Erosion, in der Literatur auch als Ultraschall-Schwingläppen oder einfach Ultraschallbearbeitung genannt, gelöst werden. Obwohl dieses Ultraschall-Verfahren seit über 40 Jahren in der Glas- und Schmuckindustrie zum Herstellen von Bohrungen und zum Bearbeiten von Ziehsteinen eingesetzt ist, blieb dem Verfahren eine mögliche breitere Anwendung versagt.

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Hans-Rolf Tränkler, Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ernst Obermeier

7. Sensoren

Ein Sensor (lat.: sensus, Sinn) wandelt eine physikalische Größe (z. B. Kraft oder Temperatur) mit Hilfe eines physikalischen Effektes in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal (z. B. elektrischer Widerstand, Spannung oder Strom) um, wie dies Bild 7–1 zeigt. Das Sensorelement erfüllt dabei die Funktion des Aufnehmers, eines Wandlers und eines Verstärkers. Man entwikkelt zunehmend integrierte Sensoren, die im Sensorelement bereits eine Signalvorverarbeitung ermöglichen (gestrichelte Linie in Bild 7–1). Hierbei können genormte Ausgangssignale erzeugt werden, die von Umgebungseinflüssen wie Temperaturdifferenzen oder Spannungsschwankungen unabhängig sind. Das Sensor-signal kann auch hydraulische und pneumatische Ausgangsgrößen liefern. Solche Meßwertaufnehmer steuern die angeschlossenen Stellglieder direkt an.

Prof. Dr. Dr. Ekbert Hering, Dipl.-Ing. Klaus Bressler, Dipl.-Ing. Jürgen Gutekunst

4. Trennen (Zerteilen; Spanen; thermisches Abtragen)

Trennen ist Fertigen durch Ändern der Form eines festen Körpers; dabei wird der Zusammenhalt örtlich aufgehoben, d. h. im ganzen vermindert (z. B. durch Zerteilen, Spanen, Abtragen.

Professor Dr.-Ing. A. Herbert Fritz, Professor Dr.-Ing. Günter Schulze

Ein Klassifikationsrahmen für unternehmensexterne Marketinginformationen

Informationen über das Marketingumfeld bilden eine wichtige Grundlage für die Entscheidungsunterstützung des Marketingmanagements. Standard-Informationsprodukte, welche von unternehmensexternen Institutionen, wie Marktforschungsinstituten, Verbänden, statistischen Ämtern etc. regelmäßig erhoben werden, stehen dem Unternehmen schnell, aktuell und kostengünstig zur Verfügung. Ihre systematische Einbindung in Marketinginfomationssysteme erscheint deshalb sinnvoll und zweckmäßig. Im Rahmen einer empirischen Untersuchung wurden zunächst die am Markt erhältlichen, marketingrelevanten Standard-Informationsprodukte erhoben. Die Vielzahl der im Rahmen der verschiedenen Informationsprodukte erhältlichen Einzelinformationen machte es jedoch notwendig diese Meta-Informationen im Rahmen eines Informationssystems abzubilden. Die Auswahl der Informationsprodukte, welche zur Abdeckung bestimmter Informationsbedarfe geeignet sind, wird durch ein Informationssystem wesentlich erleichtert. Voraussetzung für das schnelle Auffmden der Informationen war jedoch zunächst die Entwicklung des hier vorgestellten „Klassifikationsrahmens fir unternehmensexterne Marketinginformationen“ auf dessen Grundlage der Benutzer die Auswahl der für ihn relevanten Informationen vornimmt.

Alfred Schweiger, Sabine Schoberer

40. Planungsgrundlagen der Wiedernutzbarmachung

Rohstoffe sind räumlich an die konkreten Lagerstätten gebunden. Im Gegensatz zu anderen Industriezweigen kann der Produktionsstandort nicht frei gewählt werden. Entschließt man sich zur Gewinnung der Rohstoffe im Tagebaugebiet, bedeutet das einen tiefgreifenden Einschnitt in die bestehenden natur-, wirtschafts- und sozialräumlichen sowie kommunikativen und kulturellen Beziehungen in der betroffenen Region.

Carsten Drebenstedt

3. Methoden der Gewinnung geochemischer Parameter

Ziel der Entnahme von Proben sowohl für Sedimente als auch für Grundwasser ist die Gewinnung eines repräsentativen, d. h. den natürlichen Milieubedingungen entsprechenden Mediums, das einer geochemischen Untersuchung unterzogen wird. Die Probennahme muß so erfolgen, daß die Milieubedingungen weitestgehend erhalten bleiben und die im Anschluß ermittelten chemischen, biologischen und physiko-chemischen Parameter dieses Milieu möglichst naturnah widerspiegeln.

Frank Engelmann, Hans-Jürgen Voigt, Leonardo van Straaten, Fred Hesser, Wolf Eckelmann, Jens Utermann, Thomas Wippermann, Christian Böhme, Johannes Flachowsky, Antonius Kettrup, Josef Knecht, Jutta Lintelmann, Hartmut Lucht, Reinhard Nießner, Michael Kersten, Asaf Pekdeger, Ulrike Maiwald, Christian Sommer von Jarmersted, Andreas Winkler, Stephan Demmert, Detlef Asmus

3. Montage-und Kontaktiertechnologien

Der konventionelle technologische Aufbau von elektronischen Schaltungen mit ungehäusten Halbleiterchips erfolgt mit dem Die-und Drahtbonden (Chip and Wire). Die Halbleiterchips werden auf dem Substratträger montiert und anschließend die Anschlußpads mittels Drahtbonden kontaktiert. Für die Chip-Montage werden das Kleben (Ag-Epoxy), das eutektische Bonden (Au/Si), das Löten (PbSn60, In) sowie das Verkleben mit PE-Folie eingesetzt, wobei das Befestigen durch Löttechniken ausschließlich im Leistungshalbleiterbereich genutzt wird. Das Drahtbonden erfolgt entweder mittels Ultraschallbonden (Al-Draht) oder Thermosonicbonden (Au-Draht). Auf Grund des Bondens bei Raumtemperatur mit Al-Draht hat das US-Bonden (Wedge/Wedge-Bonding) gegenüber dem TSBonden (Ball/Wedge-Bonding) mit Au-Draht technologische Vorteile. Jedoch ist die Produktivität des TS- Ball/Wedge- Bondens gegenüber dem US-Bonden 3… 4 mal so hoch. Die Wire- Bond-Technik wird als Kontaktierungstechnik weiterentwickelt und erschließt auch bei 50… 60 µm I/O Pitch und >1000 I/O’s (20 mm x 20 mm Chip) Anwendungsfelder. Der grundsätzliche Ablauf bei der Chip and Wire - Technik ist in Abb. 3.1 dargestellt. Abb. 3.1Genereller Ablauf bei der Chip and Wire - Technik

Prof. Dr. Herbert Reichl

3. Deponiegerechte Erfassung anthropogener Abfälle

Im Hinblick auf die zielgerichtete Vorbehandlung, Behandlung und Konditionierung anthropogener Abfälle zu endlagerfähigen Abfällen/Abfallgebinden sowie ihre sicherheitsmäßige Bewertung und sachgerechte Deponie ist eine den Erfordernissen entsprechende, praxisorientierte Einteilung der Abfälle vorzunehmen. Während für radioaktive Abfälle eine diesbezügliche Einteilung existiert, gibt es für die chemisch-toxischen Abfälle noch keine Einteilung, die allen diesen Anforderungen genügt.

Prof. Dr. Albert Günter Herrmann, Direktor und Professor Dr.-Ing. Helmut Röthemeyer

3. Zusammensetzung des Referenzgerätes

Die Grundlage des Referenzgerätes bilden drei handelsübliche Farbfernsehgeräte der Firmen Loewe Opta GmbH, Sony Deutschland GmbH und Schneider Rund¬funkwerke GmbH. Es handelte sich dabei um die Geräte KV-C2901D (Sony), Calida 70 (Loewe) und Öko-Vision (Schneider).

Siegfried Behrendt, Rolf Kreibich, Sven Lundie, Ralf Pfitzner, Michael Scharp

Kapitel 5. Produktneutraler oder allgemeiner Konstruktionsprozeß

Zur Entwicklung technischer Produkte bedarf es verschiedener Arten geistiger Tätigkeiten, welche im folgenden unter den gleichbedeutenden Oberbegriffen „Konstruieren“ oder „Entwickeln“ zusammengefaßt werden sollen.

Dr.-Ing. o. Professor Rudolf Koller

Kapitel 14. Anhang

Dr.-Ing. o. Professor Rudolf Koller

23. Anwendungen und Entwicklungspotential

Der militärische Einsatz von Hochenergie-Lasern in „Star-Wars-” und SDI-Projekten hat früher teilweise zu einem negativen Bild der Lasertechnik geführt. Neben diesen waffentechnischen Vorhaben existiert jedoch eine ganze Palette friedlicher, zum Teil spektakulärer Laseranwendungen. Darunter fallen zentimetergenaue Messungen der Kontinentaldrift und des Abstandes Erde-Mond. Halbleiterlaser und Glasfasern steigern unsere Kommunikationsmöglichkeiten um viele Größenordnungen. Laserstrahlen mit hoher Leistung werden zur Materialbearbeitung und für die Chirurgie eingesetzt. Die Holographie mit Laserlicht eröffnet neue Möglichkeiten zur dreidimensionalen Bilddarstellung, Mustererkennung und Bildverarbeitung. Derartige Anwendungsmöglichkeiten der Laser werden in diesem Kapitel an einigen Beispielen dargestellt.

Prof. Dr. Jürgen Eichler, Prof. Dr-Ing. Hans Joachim Eichler

5. Empirische Prüfung der Operationalisierung

Zur Prüfung der Operationalisierung des Konstrukts „Kundenorientierung“ ist es notwendig, mehrere Geschäftseinheiten anhand der festgelegten Indikatoren zu beurteilen. Die benötigten Auskünfte über diese organisationalen Merkmale werden durch eine schriftliche Befragung von sog. Schlüsselinformanten („key-informants“; vgl. Phillips 1981) erhoben.

B. Peter Utzig

7. Außenwände

Die Außenwand ist eines der wichtigsten und zugleich auch eines der anspruchsvollsten Bauteile des Hochbaus mit vielfältigen Ausführungsmöglichkeiten. Ohne mit der Reihenfolge Prioritäten setzen zu sollen, lassen sich die Aufgaben der Außenwand zu drei Funktionsgruppen zusammenfassen: Tragfunktionen („tragende” und „nichttragende“ Wände), bauphysikalische Funktionen (Wärme-, Feuchte-, Schall- und Brandschutz, natürliche Belichtung und Belüftung) und ästhetisch-gestalterische Funktionen (Fassaden- und Stadtbildgestaltung).

Eckhard Reyer, Wolfgang Willems

4. Chemie der nichtmetallisch-anorganischen Baustoffe

Der Anteil der nichtmetallisch-anorganischen Bau-und Werkstoffe (Natursteine, Bindemittel, Keramik, Glas) am gegenwärtigen Werkstoffeinsatz ist mit 85% weit höher als der Anteil der metallischen Werkstoffe (Eisen, Stahl, Aluminium, Kupfer u. a.) mit etwa 10% und der Anteil der organischen Werkstoffe (Holz, Kunststoffe, Elastomere, Textilien u. a.) mit etwa 5%. Der größte Teil der nichtmetallisch-anorganischen Werkstoffe wird als Baustoffe verwendet. Die Prozesse bei der Herstellung und Verarbeitung nichtmetallisch-anorganischer Baustoffe sind ihrem Wesen nach stoffwandelnde, d. h. chemische Prozesse. Die Basis für das Verständnis der Herstellungsprozesse, der praktischen Eigenschaften und der anwendungstechnischen Zusammenhänge ist daher die Kenntnis der ablaufenden chemischen Vorgänge. Anhand der Stoffumwandlungsvorgänge können die Möglichkeiten zur gezielten Beeinflussung der Baustoffeigenschaften abgeleitet werden.

Otto Henning, Dietbert Knöfel

16. Fallbeispiele

Am Anfang des 20. Jahrhunderts hatten in der Physik zwei bemerkenswerte Fortschritte stattgefunden, die zusammen einer wissenschaftlichen Revolution gleichkamen. 1901 hatte der deutsche Physiker Max Planck (1858—1947) seine Quantentheorie veröffentlicht. Ihr Ziel war es, die Energieverteilung, die man in der Wärmestrahlung eines heißen „schwarzen“ Körpers1 beobachtete, mit der anerkannten Theorie in Einklang zu bringen, derzufolge die Energie mit kürzer werdenden Wellenlängen unbegrenzt anwachsen sollte. Die Experimente zeigten, daß die abgestrahlte Energiemenge stark von der theoretisch vorhergesagten abwich: Die abgestrahlte Energie erreicht je nach Temperatur bei einer bestimmten Wellenlänge ein Maximum (beträgt die Temperatur z.B. 2500 K, so liegt das Maximum bei einer Wellenlänge von 2 μm) und fällt zu noch kürzeren Wellenlängen hin wieder ab. Planck entdeckte eine Formel, welche die experimentellen Ergebnisse wiedergeben konnte. Diese Formel beruhte auf der von ihm aufgestellten „Quantenhypothese“, die besagt, daß Strahlungsenergie gewissermaßen nur in Paketen gestaffelt emittiert oder absorbiert werden kann, wobei die Größe der Pakete durch das Produkt aus der Frequenz und einer neuen Konstanten h — des Planckschen Wirkungsquantums — gegeben ist. Planck hielt diese Lösung des Problems zunächst nur für einen vorübergehenden Notbehelf, denn eine diskontinuierliche Energieaufnahme oder -abgabe widersprach dem bis dahin geltenden physikalischen Weltbild. Sie wurde aber in völligem Gegensatz zu Plancks Erwartung zu einem Hauptpfeiler der Physik des 20. Jahrhunderts, da sie auch viele andere wichtige Probleme zu lösen vermochte und in ihrer Vorhersagekraft zunehmend besser verstanden wurde.

Donald Cardwell

8. Mikrobielle Kontamination und ihre zerstörende Wirkung auf Werkstoffe

Die zerstörende Wirkung von Mikroorganismen auf Werkstoffe war der Menschheit seit ihrem Bestehen zumindest in ihren Auswirkungen bekannt. Bereits früh versuchte man, der Verrottung von Holz, Tierhäuten und Pflanzenfasern Einhalt zu gebieten. Zu allen Zeiten wurde versucht, Verfahren zu entwickeln, um solche Werkstoffe zu konservieren. Dies ist im großen und ganzen gelungen, was angesichts der empirischen Vorgehensweise in der Vergangenheit als große Leistung angesehen werden muß.

E. Heitz, W. Sand

3. Das Informationssystem

Verfahrensentwicklung ist wie jede Planungstätigkeit in hohem Maße durch Informationsumsatz gekennzeichnet und ist einerseits abhängig von der Vollständigkeit, der Qualität und der Aktualität des vorhandenen Informationsangebots, andererseits von experimentellen und theoretischen Arbeiten zum Schließen von Informationslücken. Die Nutzung des vorhandenen Informationsangebots führt in das Gebiet der Informationsspeicherung und -wiedergewinnung, das Gewinnen noch nicht existierender Informationen in das Gebiet der experimentellen und theoretischen Informationsbeschaffung. Beide Bereiche sollen im folgenden behandelt werden.

em. Prof. Dr.-Ing. E.h. Eckhart Blass

40. Klebstoffe

Eines der ältesten Fügeverfahren ist das Kleben. Schon vor etwa 4000 Jahren verwandten die Agypter Kitte und Klebstoffe wie Wachse, Asphalte und Pech zum Abdichten von Gefäßen und Schiffsrümpfen und -planken; zum Binden von Farben verwandten sie Gummi arabicum. Später wurden zum Kleben, Kitten und Dichten auch andere wasserlösliche pflanzliche (z. B. Stärkeleime und -kleister) und tierische Leime auf Eiweißbasis (z. B. Knochen-und Hautleim,Glutin) benutzt. Auf anorganischer Basis wurde dann zur Bereitung von Kitten und Klebstoffen sowie zur Farbbindung Wasserglas (Natrium-und Kaliumsilikat) als wasserlösliches Salz des Elementes Silicium eingesetzt. Wasserglas ist ein Klebstoff, der unter Ablauf einer chemischen Reaktion den Klebeeffekt ergibt. Kitte können Klebkitte oder Füllkitte sein. In der Regel sind sie lt. DIN 7732 als Klebkitte bei gewöhnlicher Temperatur mit oder ohne Füllstoff plastisch verformbar und enthalten keine oder nur flüchtige Lösungsmittel. Sie kleben uns dienen gleichzeitig zum Füllen dickerer Klebfugen.

Burchard Kohaupt

17. Pulvermetallurgie

Bisher haben wir metallische Werkstoffe beschrieben, die zunächst erschmolzen werden, aus der Schmelze erstarren und dann mechanisch und thermisch behandelt werden. In manchen Fällen sind dagegen Herstellungsverfahren erforderlich oder günstiger, bei denen der flüssige Zustand völlig oder teilweise umgangen wird. Werkstoffe dieser Art machen zwar heute noch einen geringen Mengenanteil an der Metallerzeugung aus, werden aber in der Technik zunehmend und in entscheidenden Funktionen eingesetzt.

Dr.-Ing. Erhard Hornbogen, Dr. rer. nat. Hans Warlimont

Zahlen zur industriellen Entwicklung in den neuen Bundesländern

Um die Entwicklung der ostdeutschen Wirtschaft im Überblick zu dokumentieren, werden wichtige statistische Daten im folgenden Tabellenanhang dargestellt. Es muß darauf hingewiesen werden, daß einige Daten nur begrenzt vergleichbar sind. Zum Teil sind in den Tabellen zwei Brüche enthalten: 1989 auf 1990 und 1994 auf 1995. Der erste Bruch folgt aus der Umstellung von der DDR-Wirtschaftszweigsystematik auf die der BRD von 1979 bzw. auf die SYPRO-Kennzeichnung. Bis auf die Tab. 11 (Kombinate, Betriebe, Arbeiter und Angestellte sowie Industrielle Warenproduktion nach Industriebereichen) sind die Daten für das Jahr 1989 aus einer nachträglichen und fehlerbehafteten Übertragung der BRD-Wirtschaftszweigsystematik auf die DDR-Wirtschaftsstruktur hervorgegangen. Die teilweise beträchtlichen Abweichungen bei den Betriebs- und Beschäftigtenzahlen rühren daher, daß die Kombinate den Industriezweigen nach ihrem überwiegenden Produktionsprofil zugeordnet wurden. Kombinatsbetriebe und ihre Betriebsteile, die diesem Profil nicht entsprachen (z.B. der Betrieb für Rationalisierungsmittelbau eines Chemie-Kombinates), wurden dennoch dem Industriebereich zugeordnet, dem das Kombinat angehörte. Die Beschäftigtenzahlen in der Industrie sind nicht exakt vergleichbar, da beide Systematiken sich in der Zuordnung der Beschäftigten zum Betrieb unterscheiden und da die DDR-Systematik auch betriebliche Funktionäre politischer Organisationen zu den Beschäftigten rechnete.

Rudi Schmidt

9. Emissionsminderung bei Kohlenstoffverbindungen

Kohlenstoffatome können sich fast unbegrenzt mit anderen Atomen zu Molekülen verbinden, wobei die organischen Kohlenwasserstoffe und deren Derivate den weitaus größten Anteil einnehmen. Auf diese organischen Verbindungen wird in Kap. 11 gesondert eingegangen. Nur wenige Kohlenstoffverbindungen werden der anorganischen Chemie zugeordnet, von denen im Rahmen der Abgasreinigung die Komponenten Kohlendioxid (CO2), Cyan ((CN2), Cyanwasserstoff (HCN), Chlorcyan (C1CN) und Phosgen (COC12) die bedeutensten Rollen spielen. Die Schwefelkohlenstoffe Kohlendisulfid (CS2) und Kohlenoxidsulfid (COS) wurden bereits im Kap. 6 behandelt.

Dr.-Ing. Michael Schultes

5. Das Makromolekül als Festkörper und als Schmelze

Polymere Festkörper lassen sich in drei Klassen einteilen: (1)Thermoplaste — Dazu gehören amorphe unvernetzte und teilkristalline unvernetzte Polymere. Sie sind schmelzbar und können durch Extrusion, Spritzguß oder im Spinnverfahren verarbeitet werden. In organischen Lösemitteln sind sie oft löslich. Sie enthalten sowohl kristalline als auch amorphe Bereiche. Die Makromolekülketten gehen dabei durch mehrere Bereiche und stellen so den Zusammenhalt des Polymers her (siehe Abbildung 5.1).(2)Elastomere — Hierbei handelt es sich um amorphe, leicht vernetzte Polymere (Kautschuke). Sie sind dehnbar, können aber nicht in den geschmolzenen Zustand überführt werden. In Lösemitteln quellen sie; aber sie sind nicht löslich.(3)Duroplaste — Sie besitzen die Struktur engmaschiger Netzwerke. Die Kettenwachstumsreaktion erfolgt gleichzeitig mit der Vernetzung bei hohen Temperaturen und Drücken im sogenannten Härtungsprozeß. Duroplaste sind im ausgehärteten Zustand unschmelzbar, unlöslich und zeigen keine oder nur geringe Quellung.

Prof. Dr. M. D. Lechner, Prof. Dr. K. Gehrke, Prof. Dr. E. H. Nordmeier

S

Prof. Dr.-Ing. Franz-Joseph Dreyhaupt

D. Die Internationalisierung Österreichs aus Empirischer Sicht

In diesem Abschnitt werden die Entwicklung der Internationalisierung Österreichs in den 80er und frühen 90er Jahren dargestellt und einige der theoretischen Hypothesen, die in Abschnitt C diskutiert worden sind, mit der empirischen Entwicklung in Österreich konfrontiert. Zunächst wird in Abschnitt D.1 die Entwicklung der österreichischen Direktinvestitionen im Ausland und die der Handelsstruktur, insbesonders die Entwicklung der Exporttätigkeit, in Österreich skizziert. Weiters wird untersucht, aus welchen Motiven österreichische Unternehmen im Ausland direktinvestieren. Abschnitt D.2 beleuchtet den Zusammenhang zwischen Direktinvestitionen im Ausland und Exporttätigkeit auf makroökonomischer und sektoraler Ebene. Zunächst wird die Beziehung dieser beiden Größen deskriptiv mit Methoden der Zeitreihenanalyse untersucht (Abschnitt D2.1), während in Abschnitt D.2.2 einige der Hypothesen, die sich aus den theoretischen Modellen des Abschnitts C ergeben, ökonometrisch überprüft werden. Insbesonders steht dabei neben der empirischen Einschätzung des Substitutions-/Komplementaritätsverhältnisses die Frage im Vordergrund, ob Direktinvestitionen im Ausland und Exporte einzelner Industriesektoren durch gleiche industriespezifische Determinanten, insbesonders durch gleiche Faktorintensitäten, charakterisiert sind.

Dr. Michael Pfaffermayr

13. Produktionsintegrierter Umweltschutz in der Kunststoffindustrie

Produktionsintegrierter Umweltschutz (PIUS) in der kunststoffverarbeitenden Industrie bedeutet hauptsächlich Maßnahmen zur Verminderung, Vermeidung und Verwertung von Reststoffen umzusetzen. Reststoffe sind feste und flüssige Abfälle, Stäube sowie gasförmige Schadstoffe (Emissionen).

P. Eyerer, B. Bader, H. Beddies, A. Bohnacker, U. Delpy, J. Hesselbach, A. Hoffmann, R. Märtins, U. Meyer, P. Pöllet, J. Schäfer, K. Wagner, M. Zürn

3. Wärme

Die thermodynamische Temperatur T ist eine die gesamte Thermodynamik kennzeichnende stets positive Größe, deren Nullpunkt der zweite Hauptsatz der Thermodynamik festlegt, weshalb sie auch als absolute Temperatur bezeichnet wird. Sie tritt in Beziehungen zwischen Zustandsgrößen, bei der Untersuchung reversibler Kreisprozesse, in der statistischen Thermodynamik und in den Gesetzen der Wärmestrahlung auf.

H. Maas, H. J. Jung, W. Hemminger, W. Blanke, F. Spieweck, W. Gorski, G. Klingenberg, H. K. Cammenga, G. Scholz, S. M. Sarge, U. Hammerschmidt, M. Jescheck, J. Lohrengel

10. Reibung, Schmierung, Lagerungen

Das Problem der Lagerung von Achsen und Wellen und deren Schmierung ist schon so alt wie die Erfindung des Rades, die sich etwa in die Zeit 3000 vor Christi Geburt einordnen läßt. Wagen mit Scheibenrädern waren zuallererst bei den Sumerern und den Induskulturen in Gebrauch [7,8,10,14,30,49,92].

Dr.-Ing. Dr.h.c. Waldemar Steinhilper, Dr.-Ing. Rudolf Röper

2. Konstruktionskataloge und Lösungssammlungen Fester Verbindungen

Der Zusammenhalt der Teile bei einer Verbindung, wie er in Abschnitt 1.3 gefordert wurde, erfolgt über Schlüsse, die beim Versuch die Verbindung gewaltsam zu lösen, als Kraftschlüsse entgegenwirken. Jede physikalische Möglichkeit, die eine Kraft zwischen zwei Teilen erzeugt, kann daher für eine mechanische Verbindung genutzt werden, siehe Bild 2.3, Konstruktionskatalog „Schlußkraftwirkung“.

o. Professor em. Dr.-Ing. Karlheinz Roth

Abfallverzeichnisse

Im abfallrechtlichen und abfallwirtschaftlichen Vollzug der Bundesrepublik Deutschland existieren folgende Abfallverzeichnisse: die Anlage zur Abfallbestimmungs-Verordnung (AbfBestV) [1],die Anlage zur Reststoffbestimmungs-Verordnung (RestBestV) [2],der Anhang C zur TA Abfall, Teil 1, der Katalog der besonders überwachungsbedürftigen Abfälle [3],Informationsschrift Abfallarten der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) — der Abfallartenkatalog — [4].

Martin Engler

7. Keramische Werkstoffe

Prof. Dr.-Ing. Erhard Hornbogen, Prof. Dr.-Ing. Holger Haddenhorst, Dr.-Ing. Dipl.-Wirtsch.-Ing. Norbert Jost

8. Auswahl eines geeigneten Klebstoffs

Die im Bereich der Klebtechnik am häufigsten gestellte Frage ist die nach dem geeigneten Klebstoff für das zu lösende Klebproblem, und der Fragesteller ist häufig enttäuscht, weil eine eindeutige Antwort nicht gegeben werden kann. Die Verunsicherung wird gefördert durch das schier unendliche Angebot an Klebstoffen, aber auch durch die häufig auf den Verpackungen angegebenen „Versprechungen“über die unbegrenzten Möglichkeiten der Anwendung der einzelnen Typen. Wenn dann noch unverständliche chemische Fachausdrücke hinzukommen, wundert es nicht, daß so mancher Anwender — vielleicht auch unterstützt durch eigene schlechte Erfahrungen — dem Kleben kein großes Zutrauen entgegenbringt. So soll dann in diesem Abschnitt versucht werden, Hinweise für eine sachgemäße Klebstoffauswahl zu geben, wobei die folgenden Vorbemerkungen erforderlich sind, um die Auswahlkriterien trotz der vielfältigen Einflußgrößen überschaubar zu gestalten: 1.Die Hinweise beschränken sich auf die wichtigsten Werkstoffe, Metalle, Kunststoffe (Thermoplaste, Duromere, Schäume), Keramik, Glas und deren mögliche Kombinationen. Für Papiere, Pappen, Holz, Kautschukpolymere werden im allgemeinen physikalisch abbindende Systeme (Lösungsmittel-, Dispersions-, Schmelzklebstoffe) eingesetzt. In diesen Fällen ist die Kleb-stoffauswahl hinsichtlich Fertigungsvoraussetzungen und Beanspruchungen weitgehend überschaubar.2.Die verschiedenen Möglichkeiten der Oberflächenvorbehandlung sind in die Systematik der Klebstoffauswahl nicht miteinbezogen. Bis auf sehr spezielle Klima- und Feuchtigkeitsbeanspruchungen bei Langzeiteinwirkung, für die sehr aufwendige chemische und elektrochemische Behandlungsverfahren erforderlich sind, kann davon ausgegangen werden, daß eine Verfahrenskombi-nation Entfetten — Strahlen, Schleifen oder Bürsten — Entfetten für die meisten Anwendungen ausreichend ist.3.In den Tabellen 4.1 und 4.2 (Kap. 4) sind die für ein ergänzendes Verständnis der folgenden Ausführungen notwendigen Angaben für die wichtigsten Klebstoffe gemacht.

Gerd Habenicht

Maschinenelemente

Vor allem wegen der Kosten ist es sinnvoll, sich beim Festlegen von Maßen aller Art auf Vorzugszahlen zu beschränken (Baugrößen, Drehzahlen, Drehmomente, Leistungen, Drücke usw.). Man verwendet dazu eine geometrisch gestufte Zahlenfolge (siehe Abschnitt Mathematik).

Alfred Böge, Wolfgang Böge

Maschinenelemente

Vor allem wegen der Kosten ist es sinnvoll, sich beim Festlegen von Maßen aller Art auf Vorzugszahlen zu beschränken (Baugrößen, Drehzahlen, Drehmomente, Leistungen, Drücke usw.). Man verwendet dazu eine geometrisch gestufte Zahlenfolge (siehe Abschnitt Mathematik).

Alfred Böge, Wolfgang Böge

8. Materialbearbeitung und Produktion

Mit gebündelter intensiver Laserstrahlung lassen sich beliebige Materialien bohren, schneiden, schweißen oder anderweitig bearbeiten. Beim Auftreffen auf die Oberfläche wird die Strahlungsenergie absorbiert und in Wärme umgewandelt. Hinreichend hohe Strahlungsleistungen bewirken in kurzen Zeiten, z. B. Milli- oder Mi-krosekunden, Temperaturen von mehreren tausend Grad, so daß das Material lokal schmilzt oder verdampft. Es entsteht so ein Loch oder ein Schnitt, falls das Material bewegt wird. Laserinduziertes Schmelzen und anschließendes Erstarren führt zu einer Verbindung von Bauteilen über eine Schweißnaht.

Hans Joachim Eichler, Jürgen Eichler

L

Prof. Dr.-Ing. habil. Heinz M. Hiersig

I

Prof. Dr.-Ing. habil. Heinz M. Hiersig

12. Literatur

Dipl.-Ing. Karl Wagner

Elektronikschrott in artgerechter Haltung — Problemlösungen in der Praxis

Die ELPRO GmbH in Braunschweig verfügt über einen qualifizierten Zerleebetrieb für Altgeräte, vorwiegend aus dem Bereich EDV, Büroelektronik sowie der Meß-, Steuer- und Regeltechnik (MSR-Technik).

Dirk Schöpf

III. Lineare und nicht-lineare Widerstände

In der Regel ist die elektronische Leitfähigkeit in Festkörpern wie z.B. Keramiken keine Materialkonstante, sondern in einem mehr oder weniger hohen Maße von intensiven Zustandsgrößen wie der Temperatur, dem elektrischen Feld und dem Druck abhängig. Zur Herstellung von linearen (ohmschen) Widerständen muß das Material dergestalt ausgelegt werden, daß diese Abhängigkeiten besonders klein ausfallen und bestimmte, von Normungsgremien (IEC, DIN, usw.) aufgestellte Toleranzen nicht überschreiten. Zur Herstellung nicht-linearer Widerstände werden spezifische Abhängigkeiten der Leitfähigkeit in ausgewählten elektronischen Keramiken bewußt gezüchtet. Zu den nichtlinearen Widerständen zählt man spannungsabhängige Widerstände (Varistoren) und temperaturabhängige Widerstände mit positivem Temperaturkoeffizienten (Kaltleiter, PTC-Widerstände) bzw. mit negativem Temperaturkoeffizienten (Heißleiter, NTC-Widerstände). Tabelle 1.1 gibt eine Übersicht über die Widerstandstypen und die physikalischen Effekte, die für das elektrische Verhalten verantwortlich sind.

Rainer Waser

10. Reibung, Schmierung, Lagerungen

Das Problem der Lagerung von Achsen und Wellen und deren Schmierung ist schon so alt wie die Erfindung des Rades, die sich etwa in die Zeit 3000 vor Christi Geburt einordnen läßt. Wagen mit Scheibenrädern waren zuallererst bei den Sumerern und den Induskulturen in Gebrauch [7, 8,10,14, 30, 49, 92].

Dr.-Ing. Waldemar Steinhilper, Dr.-Ing. Rudolf Röper

5. Produktneutraler oder allgemeiner Konstruktionsprozeß

Zur Entwicklung technischer Produkte bedarf es verschiedener Arten geistiger Tätigkeiten, welche im folgenden unter den gleichbedeutenden Oberbegriffen „Konstruieren“ oder „Entwickeln“ zusammengefaßt werden sollen.

Dr.-Ing. Rudolf Koller

7. Standardisieren von Produkten

Aufgrund von Kundenwünschen werden Produkte häufig jahrzehntelang immer wieder neu konstruiert; es entstehen auf diese Weise oft hunderte geringfügig unterschiedliche Bauteile gleicher Funktion. Wirtschaftlicher wäre es, von Produkten nicht ständig neue Varianten zu konstruieren, sondern deren Gestalt-, Leistungs- und anderen Parameterwerte für einen bestimmten Zeitraum festzulegen („einzufrieren“), d. h., diese zu standardisieren.

Dr.-Ing. Rudolf Koller

5. Verbindungstechnik von Konstruktionskeramik

Verbund- bzw. Fügeverfahren für keramische Bauteile sind aus einem oder mehreren der nachfolgenden Gründe notwendig: Es ist die Funktion des bzw. der keramischen Bauteile im technischen System zu sichern, in das sie sich einordnen. Dabei sind keramische mit keramischen oder metallischen Werkstoffen zu fügen. Beispiel: Verbindung von SiC-Rohren in Wärmetauschern, Befestigung eines keramischen Turboladerrotors an der metallischen Welle [5-1].Aus den in Abschnitt 3.4 dargelegten Gründen kommen keramische Werkstoffe punktuell zum Einsatz, also innerhalb zumeist metallischer Systeme. Die Integration des Keramikteiles erfordert zuverlässige Verbundverfahren, hauptsächlich zur Verbindung mit metallischen Werkstoffen. Beispiel: Brennerdüse im metallischen Mantel [5-2], Ventilsitzring im Verbrennungsmotor.Komplizierte Strukturen und Bauteile großer Abmessung lassen sich aus fertigungstechnischen Gründen nur in Modulbauweise realisieren, d.h. werkstoffgleiche keramische Subbauteile werden zu einem Bauteil verbunden. Beispiel: Luftführungselemente zur Lagerung [5-3], Folienwärmetauscher [5-4].

Prof. Dr.-Ing. habil. Horst-Dieter Tietz

3.1. Kunsthandwerk und Technik

Die enge Beziehung zwischen Technik und Kunsthandwerk wird wohl von niemandem in Frage gestellt. Über das „Handwerk“, das den einen Teil des Doppelbegriffes ausmacht, ist das Kunsthandwerk eingebunden in die allgemeine technikgeschichtliche Entwicklung. Die einfache und auch die ins Artifizielle gesteigerte handwerkliche Arbeit steht in einer langen Tradition, in der der technische Fortschritt die Präzisierung und Mechanisierung der Werkzeuge und Herstellungsprozesse immer stärker vorantreibt.

Astrid Guderian

I

Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Helmut Schaefer

L

Prof. Dr.-Ing. Franz Joseph Dreyhaupt

S

Prof. Dr.-Ing. Franz Joseph Dreyhaupt

5. Verbindungselemente und -verfahren

Sie dienen zur Herstellung von Konstruktionselementen und technischen Systemen aus einzelnen Elementen und lassen sich gemäß Bild 5.1 hinsichtlich des Wirkprinzips in Form-, Kraft- und Stoffschlußverbindungen sowie Verbindungen, bei denen Kraft- und Formschluß kombiniert in Anwendung sind, systematisch ordnen. Zur letzten Gruppe zählen z.B. die Niet- und die Schraubenverbindungen.

Dr.-Ing. Waldemar Steinhilper, Dr.-Ing. Rudolf Röper

1. Grundlagen

Innerhalb des aus zahlreichen Schritten bestehenden Produktionsprozesses kommt der Fertigung und der Fertigungstechnik, deren Aufgabe es ist, Werkstücke mit definierter geometrischer Gestalt und vorgegebenen Eigenschaften herzustellen, eine zentrale Bedeutung zu.

Prof. Dr. h.c. mult. Dr.-Ing. Hans-Jürgen Warnecke

T

Dr. rer. nat. Dieter Sautter, Prof. Dr.-Ing. Hans Weinerth

K

Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. E. h. Hubert Gräfen

I

Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. E. h. Hubert Gräfen

W

Prof. Dr. rer. nat. Dr.-Ing. E. h. Hubert Gräfen

3. Eine Empirische Analyse der Innovationsaktivitäten der Westdeutschen Industrie

Ein Ziel dieser Arbeit ist es, die Innovationsaktivitäten der westdeutschen Industrie quantitativ darzustellen und Unterschiede zwischen einzelnen Sektoren und Unternehmen zu erklären. Wie in Abschnitt 2.2.2.3 ausführlich erläutert wurde, ist das Auffinden geeigneter Innovationsindikatoren ein zentrales Problem der empirischen lnnovationsforschung. Daher beginnt diese Untersuchung mit der Ermittlung verschiedener lnnovationskennziffern und einer Beurteilung derselben. Danach werden die Beziehungen zwischen den einzelnen Indikatoren analysiert. Im Anschluß daran werden die Innovationsindikatoren faktorenanalytisch zu einem Indikatorenbündel verdichtet, so daß eine Gesamtgröße Innovationsaktivität entsteht. Im zweiten Teil der empirischen Analyse werden verschiedene Erklärungsansätze für unterschiedliches Innovationsverhalten überprüft.

Dr. Beatrix Schwitalla

18. Nahtvorbereitung

Vor der eigentlichen Nahtvorbereitung ist es insbesondere bei der Anwendung vollmechanischer oder automatischer Schweißverfahren erforderlich, für eine möglichst ebene Auflage der zu schweißenden Teile zu sorgen. Dies geschieht durch Richten, wofür verschiedene Verfahren wie das Flammrichten, Planrichten mittels Presse, manuelles Planrichten oder Walzrichten mit Walzrichtmaschinen [J 12] zur Verfügung stehen.

Dr.-Ing. Jürgen Ruge

17. Verweise, Verzeichnisse

In den letzten Kapiteln wurden bei den Themengebieten schon mehrfach Verweisdatenbanken angeführt. Hier nun sollen solche zusammengefaßt werden, die nicht einem bestimmten Thema zugeordnet werden können.

Prof. Dr. Josef L. Staud

15. Industrielle anorganische Chemie

Als Industriechemikalie steht die Schwefelsäure an erster Stelle. Über die Menge der produzierten Verbindungen werden jährlich Listen erstellt, die unter den zehn bedeutendsten Chemikalien mehr anorganische als organische Substanzen ausweisen. In der nächsten Dekade halten sich organische und anorganische Verbindungen etwa die Waage, während ab Nr. 21 organische Verbindungen überwiegen.

Professor Dr. Detlev Forst, Professor Dr. Maximilian Kolb, Professor Dr. Helmut Roßwag

4. Einsatz des Lasers zum Schweißen

In der Laserschweißtechnik finden überwiegend CO2- und Nd:YAG-Laser Verwendung /83-85/. Festkörperlaser wurden bisher hauptsächlich im Bereich der Feinwerk- und Elektrotechnik verwendet. Da sich der Nd: YAG-Laser sehr gut für den Pulsbetrieb eignet und metallische Werkstoffe den Strahl vergleichsweise gut absorbieren, wird er zum Herstellen feiner Punktschweißverbindungen in der Feinwerk- und Elektrotechnik bevorzugt /86-108/. Zum Nahtschweißen im Maschinen- und Fahrzeugbau werden bisher hauptsächlich CO2-Laser verwendet, da die mittleren Leistungen des Festkörperlasers hierfür zu gering waren. Mit der Entwicklung leistungsstarker Nd:YAG-Laser werden diese jedoch nunmehr auch hier zunehmenden Einsatz finden.

Prof. Dr.-Ing. Lutz Dorn, Dipl.-Ing. Helmut Grutzeck, Obering. Dr.-Ing. Seifollah Jafari
Bildnachweise