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An BaTiO3 Keramik als Modellsubstanz und mit Nd:YAG- und Excimer-Lasern wurde die Mikrostrukturierung von Grünkörperpreßlingen, deren Schrumpfungsverhalten beim Sintern und die Mikrostrukturierung von gesinterten Keramiken untersucht. Für die bessere Vergleichbarkeit wurden alle keramischen Folien, Preßlinge und Sinterwerkstoffe im Rahmen des Projektes hergestellt. Die Nd:YAG Laserbearbeitung erfolgte mit einem Rasterverfahren, bei dem der fokussierte Strahl mit Hilfe eines Scanners und eines Umlenkspiegels entlang der Bearbeitungskontur geführt wurde. Bei der Excimer Laserbearbeitung wurden die Strukturen ohne Relativbewegung zwischen Strahlquelle und Bearbeitungsobjekt durch die Abbildung einer Maske erzeugt. Mit dem Nd:YAG Laser (Wellenlänge 1,06 µ m) war eine abtragende Bearbeitung nur bei den Grünkörpern, nicht aber bei den gesinterten Keramiken möglich. Mit dem Excimer Laser (Wellenlänge 248 nm) konnten dagegen sowohl Grünkörper als auch gesinterte Keramiken strukturiert werden. Wenn die Genauigkeitsanforderungen nicht unter ± 10 µm liegen, die Bearbeitungskonturen möglichst geradlinig sind und der Anteil der zu bearbeitenden Fläche klein ist, kann mit Nd:YAG-Lasern eine effiziente Mikrostukturierung von keramischen Grünkörpern durchgeführt werden. Strukturierte Grünkörper können reproduzierbar und unverzerrt zu keramischen Bauteilen gesintert werden. Mit Excimer-Lasern wird eine höhere Genauigkeit und Qualität bei der Bearbeitung von Grünkörpern und Keramiken erreicht. Die Bearbeitungseffizienz lässt sich durch eine hohe Pulswiederholfrequenz und durch die simultane Bearbeitung großer Flächen steigern. Das für Excimer-Laserstrahlung zweckmäßige Abbildungsverfahren hat besondere Vorteile, wenn ein flächiger Abtrag mit komplexen Strukturen verwirklicht werden soll, wobei Toleranzen und Reproduzierbarkeiten von besser als ± 5 µm realisiert werden konnten. Die Mikrostrukturierung mit Excimer-Lasern ist an Grünkörpern und an gebrannten Keramiken gleichermaßen möglich. Die Abtragsraten liegen bei Grünkörpern mit 0,2 µm pro Puls zwar um ca. 50% höher als bei Keramiken, es ist jedoch zweifelhaft, ob dieser Vorteil den größeren prozeßtechnischen Aufwand bei der Bearbeitung von Grünkörpern rechtfertigen kann.
Im Rahmen von Ermüdungsanalysen ist nachzuweisen, daß die thermisch bedingten fortschreitenden Deformationen begrenzt bleiben. Hierzu ist die Abgrenzung des Shakedown-Bereiches (Einspielen) vom Ratchetting-Bereich (fortschreitende Deformation) von Interesse. Im Rahmen eines EU-geförderten Forschungsvorhabens wurden Experimente mit einem 4-Stab-Modell durchgeführt. Das Experiment bestand aus einem wassergekühlten inneren Rohr und drei isolierten und beheizbaren äußeren Probestäben. Das System wurde durch alternierende Axialkräfte, denen alternierende Temperaturen an den äußeren Stäben überlagert wurden, belastet. Die Versuchsparameter wurden teilweise nach vorausgegangenen Einspielanalysen gewählt. Während der Versuchsdurchführung wurden Temperaturen und Dehnungen zeitabhängig gemessen. Begleitend und nachfolgend zur Versuchsdurchführung wurden die Belastungen und die daraus resultierenden Beanspruchungen nachvollzogen. Bei dieser inkrementellen elasto-plastischen Analyse mit dem Programm ANSYS wurden unterschiedliche Werkstoffmodelle angesetzt. Die Ergebnisse dieser Simulationsberechnung dienen dazu, die Shakedown-Analysen mittels FE-Methode zu verifizieren.
Traglast- und Einspielanalysen sind vereinfachte doch exakte Verfahren der Plastizität, die neben ausreichender Verformbarkeit keine einschränkenden Voraussetzungen beinhalten. Die Vereinfachungen betreffen die Beschaffung der Daten und Modelle für Details der Lastgeschichte und des Stoffverhaltens. Anders als die klassische Behandlung nichtlinearer Probleme der Strukturmechanik führt die Methode auf Optimierungsprobleme. Diese sind bei realistischen FEM-Modellen sehr groß. Das hat die industrielle Anwendung der Traglast- und Einspielanalysen stark verzögert. Diese Situation wird durch das Brite-EuRam Projekt LISA grundlegend geändert. In LISA entsteht auf der Basis des industriellen FEM-Programms PERMAS ein Verfahren zur direkten Berechnung der Tragfähigkeit duktiler Strukturen. Damit kann der Betriebsbereich von Komponenten und Bauwerken auf den plastischen Bereich erweitert werden, ohne den Aufwand gegenüber elastischen Analysen wesentlich zu erhöhen. Die beachtlichen Rechenzeitgewinne erlauben Parameterstudien und die Berechnung von Interaktionsdiagrammen, die einen schnellen Überblick über mögliche Betriebsbereiche vermitteln. Es zeigt sich, daß abhängig von der Komponente und ihren Belastungen teilweise entscheidende Sicherheitsgewinne zur Erweiterung der Betriebsbereiche erzielt werden können. Das Vorgehen erfordert vom Anwender oft ein gewisses Umdenken. Es werden keine Spannungen berechnet, um damit Sicherheit und Lebensdauer zu interpretieren. Statt dessen berechnet man direkt die gesuchte Sicherheit. Der Post-Prozessor wird nur noch zur Modell- und Rechenkontrolle benötigt. Das Vorgehen ist ähnlich der Stabilitätsanalyse (Knicken, Beulen). Durch namhafte industrielle Projektpartner werden Validierung und die Anwendbarkeit auf eine breite Palette technischer Probleme garantiert. Die ebenfalls in LISA entwickelten Zuverlässigkeitsanalysen sind nichlinear erst auf der Basis direkter Verfahren effektiv möglich. Ohne Traglast- und Einspielanalyse ist plastische Strukturoptimierung auch heute kaum durchführbar. Auf die vorgesehenen Erweiterungen der Werkstoffmodellierung für nichtlineare Verfestigung und für Schädigung konnte hier nicht eingegangen werden. Es herrscht ein deutlicher Mangel an Experimenten zum Nachweis der Grenzen zwischen elastischem Einspielen und dem Versagen durch LCF oder durch Ratchetting.
Es sollte herausgestellt werden, inwieweit kalte Vorbehandlungsverfahren das Deponierverhalten von mechanisch-biologisch vorbehandeltem Restmüll beeinflussen. Das Deponierverhalten von mechanisch-biologisch vorbehandeltem Abfall wurde an Lysimeterversuchen simuliert. Die Ergebnisse zeigen, daß durch die mechanisch-biologische Behandlung des Abfalls eine CSB-Entfrachtung bezogen auf das Wasser-Feststoffverhältnis von ca. 70 % erfolgt, die kumulierte TOC-Fracht um ca. 50 % sinkt, die NH4-N-Konzentrationen eine Reduktion von annähernd 80 % aufweist, die Gasproduktion um ca 80 % fällt. Insgesamt kann mit einer erheblichen Verkürzung der Nachsorgephase gerechnet werden. - Neben den Lysimeteruntersuchungen wurden Staub- und Keimemmissionsmessungen im Handsortierbereich der MBRA durchgeführt. Die durchgeführten Keimemissionsmessungen ergaben, daß die dort Beschäftigten im Vergleich zu anderen Arbeitsbereichen z.T. signifikant erhöhten Keimbelastungen ausgesetzt sind. Den größten Anteil der im Screening eindeutig bestimmten Bakterien hatten die Enterobakteriaceen, die Streptomyceten sowie Coliformen. Den größten Anteil am Pilzspektrum hatte die Gruppe der Penicillien. Die Differenzierung zeigte die Eigung von A. fumigatus als Leitkeim. - Die Staubmessungen erfolgten gleichzeitig mit den Keimemissionsmessungen. Die Analyse der Partikelzahlen in den unterschiedlichen Größenklassen zeigt, daß 95 % der Aerosole einatembar, 90 % thorakal- und 85 % alveolengängig sind. Des weiteren ergab die Korrelation der Partikelklasse > 2 bis < 5 Mikrometer und der Konzentration an luftgetragenen Pilzen eine signifikante Übereinstimmung. Bei zukünftigen Untersuchungen und routinemäßigen Messungen durch die Aufsichtsbehörde oder im Rahmen der arbeitsmedizinischen Vorsorge könnte demnach auf die bewährte Meßgröße "Staubgehalt" zurückgegriffen werden.
Zuerst erschienen in Telekom-Praxis Ausgabe 2000. 24 S. Innovative multimediale Dienste werden durch die Globalisierung und Konvergenz der Märkte, als auch durch Provider-Strategien ausgerichtet. Grundlegende Innovationsfelder sind: Globaler Zugang, Navigation und Intelligenter Inhalt. Die MPEG-Standards - im besonderen MPEG-4 und MPEG-7 - helfen, die oben genannten Forderungen zu erfüllen. Weiterhin ermöglichen sie auch für die Provider und den Kunden eine Zukunftssicherheit zu geben und einen zeitlichen Bestand für innovative Produkte zu sichern. Die Aufwärtkompabilität der MPEG-Standards ermöglicht die Vermeidung von Überschneidung und die Erschließung neuer Dimensionen.
In: Unterrichtsblätter / Deutsche Telekom AG. 53. 2000. 7. S. 326-340. (15 S. ) Die Multimedia-Dienste erhalten durch die Datenreduktion bei der Kompressionstechnologie eine Wirtschaftlichkeit, die den breiteren Einsatz von breitbandigen Diensten erlaubt. Die Dienste benötigen für die verschiedenen Medien nicht mehr so große Übertragungs- und Speicherleistungen. Bei den entwickelten Verfahren, den so genannten MPEG-(Motion Picture Experts Group-)Standards, werden die Video- und Tonsignale in die digitale Ebene überführt und anschließend unrelevante Signalanteile entfernt. Der daraus resultierende Datenstrom benötigt weniger Bandbreite bei der Übertragung zum Endkunden. Die MPEG-Organisation wurde bereits im Jahre 1988 ins Leben gerufen und ist ein gemeinsames Gremium der beiden Organisationen ISO (International Standard Organization) und IEC (International Electrotechnical Commission), welches sich mit der Standardisierung von Kodier- und Kompressionsverfahren für die digitalen Bild-, Video und Audioformate befasst. Mittlerweile sind vier wichtige Standards mit MPEG-1, MPEG-2 und MPEG-4 verabschiedet worden sowie mit MPEG-7 in Vorbereitung. Da die Grundlagen zu MPEG-1, -2 und -Audio bereits in anderen Beiträgen behandelt wurden, werden hier ausschließlich die neuen bzw. aktuellen MPEG-Standards vorgestellt.
In: Unterrichtsblätter / Deutsche Telekom AG. 53. 2000. 11. S. 618-634 (17 S.) Wo man hinblickt: Turbulenzen, Unvorhersagbarkeiten, Unregelmäßigkeiten – kurz Chaos. Ist unsere wissenschaftliche Sichtweise falsch, alle Vorgänge des Kosmos auf die Basis der Ordnung abzubilden? – Nein. Mit Chaos ist nicht Fehlen jeglicher Ordnung und völlig regelloses Durcheinander gemeint, sondern – auf Grund der Vernetztheit der vielen Elemente, die miteinander eine Wechselwirkung haben – die Unberechenbarkeit der Naturprozesse. Die Chaostheorie erlaubt durch die Modellierung weit auseinander liegende Problemfelder miteinander zu verknüpfen, um dann in einem Modell die Zusammenhänge erkennbar zu machen. Mit Hilfe der Chaostheorie werden gesellschaftliche Prozesse abgebildet und dann mit einer Simulation neue, globale Strategien erstellt, um kritische Systempunkte (Systemelemente) zu erkennen. Der nachfolgende Beitrag beschreibt die Modellierung am Beispiel der Multimedia-Dienste und gibt mit einem umfassenden Glossar eine Einführung in die Begrifflichkeiten der Chaostheorie. Die Chaostheorie ist die mathematisch-physikalische Theorie zur Beschreibung von Systemen, die zwar durch Gesetzmäßigkeiten determiniert sind, bei denen aber kleine Änderungen der Anfangsbedingungen ein exponentielles Anwachsen von Störungen bewirken. Das Verhalten derartiger Systeme führt zur Ausbildung chaotischer Strukturen und ist langfristig nicht vorhersagbar. Die Chaostheorie ist beispielsweise in der nichtlinearen Optik, bei chemischen Reaktionen und der Wettervorhersage anwendbar.