Die Nähtechnik in Verbindung mit Harzinfusions- und -injektionstechniken eröffnet ein erhebliches Gewichts- und Kosteneinsparpotential primär belasteter Strukturbauteile aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen. Dabei ist es unter bestimmten Voraussetzungen möglich, durch Vernähungen gezielte Steigerungen mechanischer Eigenschaften zu erreichen. Ein genaues Verständnis wirksamer Zusammenhänge bezüglich der Änderung mechanischer Kennwerte verglichen mit dem unvernähten Verbund ist unverzichtbar, um einen Einsatz dieser Technologie im zivilen Flugzeugbau voranzubringen. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine breit angelegte experimentelle Parameterstudie zum Einfluss verschiedener Nähparameter auf Scheiben-Elastizitäts- und Festigkeitseigenschaften von kohlenstofffaserverstärkten Epoxidharzverbunden unter Zug- und Druckbelastung durchgeführt. Neben der Stichrichtung, der Garnfeinheit, dem Nahtabstand und der Stichlänge wurde auch die Belastungsrichtung variiert. Bei einigen Parametereinstellungen konnten keine Änderungen des Elastizitätsmoduls oder der Festigkeit in der Laminatebene festgestellt werden, wohingegen in anderen Fällen Reduktionen oder Steigerungen um bis zu einem Drittel des Kennwerts des unvernähten Laminats beobachtet wurden. Dabei ist vor allem der Einfluss der Garnfeinheit dominierend. Die Fehlstellenausbildung infolge eines Stichs in Abhängigkeit der gewählten Parameter und der Orientierung der Einzelschicht wurde anhand von Schliffbildern in der Laminatebene untersucht. Ein erheblicher Einfluss der einzelnen Parameter auf die Fehlstellenausbildung ist festzustellen, wobei wiederum die Garnfeinheit dominiert. Anhand der Ergebnisse der Auswertung der Fehlstellenausbildung in den Einzelschichten wurde ein empirisches Modell generiert, womit charakteristische Fehlstellengröße n wie die Querschnittsfläche, die Breite und die Länge in Abhängigkeit der genannten Parameter berechnet werden können. Darauf aufbauend wurde ein Finite-Elemente-Elementarzellenmodell generiert, mit welchem Scheiben-Elastizitätsgrößen vernähter Laminate abgeschätzt werden können. Neben der Berücksichtigung der genannten Nähparameter ist der zentrale Aspekt hierbei die Beschreibung eines Stichs in Form von Reinharzgebiet und Faserumlenkungsbereich in jeder Einzelschicht. Stitching technology in combination with Liquid Composite Molding techniques offers a possibility to reduce significantly weight and costs of primarily loaded structural parts made of Fiber Reinforced Polymers. Thereby, it is possible to enhance mechanical properties simultaneously. It is essential to understand effective correlations of all important parameters concerning changes in mechanical characteristics due to additional stitching if stitching technologies have to be established in the civil aircraft industry. In this thesis, a broad experimental study on the influence of varying stitching parameters on the membrane tensile and compressive modulus and strength of carbon fiber reinforced epoxy laminates is presented. The direction of stitching, thread diameter, spacing and pitch length as well as the direction of testing had been varied. In some cases, no changes in modulus and strength could be found due to the chosen parameters, whereas in other cases reductions or enhancements of up to 30 % compared to the unstitched laminate were observed. Thereby, the thread diameter shows significant influence on these changes in mechanical properties. In addition, the stitch and void formation in the thickness direction due to the stitching parameters was investigated by evaluating micrographs in each layer of the laminate. Again, the thread diameter showed an outstanding influence on the characteristics of matrix pure area (void) and fiber disorientation. A mathematical model was evaluated in order to predict in-plane characteristics of stitches and voids, from which the cross sectional area, the width and the length of a void due to the chosen stitching parameters can be derived. Finally, a Finite Element based unit cell model was established to calculate elastic constants of stitched FRP laminates. With this model it is possible to consider a stitch as a matrix pure region and additionally an area of in-plane fiber disorientation depending on the stitching parameters as introduced above. The model was validated using the experimental data for tensile and compressive loading. The outstanding flexibility of this FE unit cell approach is shown in a parametric study, where different void formations as well as stitching parameters were varied in a stitched, unidirectional laminate. It was found that three different aspects influence significantly the in-plane elastic constants of stitched laminates. First of all, the stitching parameters as well as the laminate characteristics define the shape of the unit cell including the areas of the stitch and the fiber disorientation. Secondly, stitching changes the fiber volume fraction in all layers, which causes changes in elastic properties as well. Thirdly, the type and the direction of loading has to be considered, because each change in the architecture of the laminate results in different effects on the in-plane elastic constants namely tensile, compressive or shear moduli as well as the Poisson´s ratios.

The demand of sustainability is continuously increasing. Therefore, thermoplastic composites became a focus of research due to their good weight to performance ratio. Nevertheless, the limiting factor of their usage for some processes is the loss of consolidation during re-melting (deconsolidation), which reduces the part quality. Several studies dealing with deconsolidation are available. These studies investigate a single material and process, which limit their usefulness in terms of general interpretations as well as their comparability to other studies. There are two main approaches. The first approach identifies the internal void pressure as the main cause of deconsolidation and the second approach identifies the fiber reinforcement network as the main cause. Due to of their controversial results and limited variety of materials and processes, there is a big need of a more comprehensive investigation on several materials and processes. This study investigates the deconsolidation behavior of 17 different materials and material configurations considering commodity, engineering, and performance polymers as well as a carbon and two glass fiber fabrics. Based on the first law of thermodynamics, a deconsolidation model is proposed and verified by experiments. Universal applicable input parameters are proposed for the prediction of deconsolidation to minimize the required input measurements. The study revealed that the fiber reinforcement network is the main cause of deconsolidation, especially for fiber volume fractions higher than 48 %. The internal void pressure can promote deconsolidation, when the specimen was recently manufactured. In other cases the internal void pressure as well as the surface tension prevents deconsolidation. During deconsolidation the polymer is displaced by the volume increase of the void. The polymer flow damps the progress of deconsolidation because of the internal friction of the polymer. The crystallinity and the thermal expansion lead to a reversible thickness increase during deconsolidation. Moisture can highly accelerate deconsolidation and can increase the thickness by several times because of the vaporization of water. The model is also capable to predict reconsolidation under the defined boundary condition of pressure, time, and specimen size. For high pressure matrix squeeze out occur, which falsifies the accuracy of the model.The proposed model was applied to thermoforming, induction welding, and thermoplastic tape placement. It is demonstrated that the load rate during thermoforming is the critical factor of achieving complete reconsolidation. The required load rate can be determined by the model and is dependent on the cooling rate, the forming length, the extent of deconsolidation, the processing temperature, and the final pressure. During induction welding deconsolidation can tremendously occur because of the left moisture in the polymer at the molten state. The moisture cannot fully diffuse out of the specimen during the faster heating. Therefore, additional pressure is needed for complete reconsolidation than it would be for a dry specimen. Deconsolidation is an issue for thermoplastic tape placement, too. It limits the placement velocity because of insufficient cooling after compaction. If the specimen after compaction is locally in a molten state, it deconsolidates and causes residual stresses in the bond line, which decreases the interlaminar shear strength. It can be concluded that the study gains new knowledge and helps to optimize these processes by means of the developed model without a high number of required measurements. Aufgrund seiner guten spezifischen Festigkeit und Steifigkeit ist der endlosfaserverstärkte Thermoplast ein hervorragender Leichtbauwerkstoff. Allerdings kann es während des Wiederaufschmelzens durch Dekonsolidierung zu einem Verlust der guten mechanischen Eigenschaften kommen, daher ist Dekonsolidierung unerwünscht. In vielen Studien wurde die Dekonsolidierung mit unterschiedlichen Ergebnissen untersucht. Dabei wurde meist ein Material und ein Prozess betrachtet. Eine allgemeine Interpretation und die Vergleichbarkeit unter den Studien sind dadurch nur begrenzt möglich. Aus der Literatur sind zwei Ansätze bekannt. Dem ersten Ansatz liegt der Druckunterschied zwischen Poreninnendruck und Umgebungsdruck als Hauptursache der Dekonsolidierung zu Grunde. Beim zweiten Ansatz wird die Faserverstärkung als Hauptursache identifiziert. Aufgrund der kontroversen Ergebnisse und der begrenzten Anzahl der Materialien und Verarbeitungsverfahren, besteht die Notwendigkeit einer umfassenden Untersuchung über mehrere Materialien und Prozesse. Diese Studie umfasst drei Polymere (Polypropylen, Polycarbonat und Polyphenylensulfid), drei Gewebe (Köper, Atlas und Unidirektional) und zwei Prozesse (Autoklav und Heißpressen) bei verschiedenen Faservolumengehalten. Es wurde der Einfluss des Porengehaltes auf die interlaminare Scherfestigkeit untersucht. Aus der Literatur ist bekannt, dass die interlaminare Scherfestigkeit mit der Zunahme des Porengehaltes linear sinkt. Dies konnte für die Dekonsolidierung bestätigt werden. Die Reduktion der interlaminaren Scherfestigkeit für thermoplastische Matrizes ist kleiner als für duroplastische Matrizes und liegt im Bereich zwischen 0,5 % bis 1,5 % pro Prozent Porengehalt. Außerdem ist die Abnahme signifikant vom Matrixpolymer abhängig. Im Falle der thermisch induzierten Dekonsolidierung nimmt der Porengehalt proportional zu der Dicke der Probe zu und ist ein Maß für die Dekonsolidierung. Die Pore expandiert aufgrund der thermischen Gasexpansion und kann durch äußere Kräfte zur Expansion gezwungen werden, was zu einem Unterdruck in der Pore führt. Die Faserverstärkung ist die Hauptursache der Dickenzunahme beziehungsweise der Dekonsolidierung. Die gespeicherte Energie, aufgebaut während der Kompaktierung, wird während der Dekonsolidierung abgegeben. Der Dekompaktierungsdruck reicht von 0,02 MPa bis 0,15 MPa für die untersuchten Gewebe und Faservolumengehalte. Die Oberflächenspannung behindert die Porenexpansion, weil die Oberfläche vergrößert werden muss, die zusätzliche Energie benötigt. Beim Kontakt von benachbarten Poren verursacht die Oberflächenspannung ein Verschmelzen der Poren. Durch das bessere Volumen- Oberfläche-Verhältnis wird Energie abgebaut. Der Polymerfluss bremst die Entwicklung der Dickenzunahme aufgrund der erforderlichen Energie (innere Reibung) der viskosen Strömung. Je höher die Temperatur ist, desto niedriger ist die Viskosität des Polymers, wodurch weniger Energie für ein weiteres Porenwachstum benötigt wird. Durch den reversiblen Einfluss der Kristallinität und der Wärmeausdehnung des Verbundes wird während der Erwärmung die Dicke erhöht und während der Abkühlung wieder verringert. Feuchtigkeit kann einen enormen Einfluss auf die Dekonsolidierung haben. Ist noch Feuchtigkeit über der Schmelztemperatur im Verbund vorhanden, verdampft diese und kann die Dicke um ein Vielfaches der ursprünglichen Dicke vergrößern. Das Dekonsolidierungsmodell ist in der Lage die Rekonsolidierung vorherzusagen. Allerdings muss der Rekonsolidierungsdruck unter einem Grenzwert liegen (0,15 MPa für 50x50 mm² und 1,5 MPa für 500x500 mm² große Proben), da es sonst bei der Probe zu einem Polymerfluss aus der Probe von mehr als 2 % kommt. Die Rekonsolidierung ist eine inverse Dekonsolidierung und weist die gleichen Mechanismen in der entgegengesetzten Richtung auf. Das entwickelte Modell basiert auf dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik und kann die Dicke während der Dekonsolidierung und der Rekonsolidierung vorhersagen. Dabei wurden eine homogene Porenverteilung und eine einheitliche, kugelförmige Porengröße angenommen. Außerdem wurde die Massenerhaltung angenommen. Um den Aufwand für die Bestimmung der Eingangsgrößen zu reduzieren, wurden allgemein gültige Eingabeparameter bestimmt, die für eine Vielzahl von Konfigurationen gelten. Das simulierte Materialverhalten mit den allgemein gültigen Eingangsparametern erzielte unter den definierten Einschränkungen eine gute Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Materialverhalten. Nur bei Konfigurationen mit einer Viskositätsdifferenz von mehr als 30 % zwischen der Schmelztemperatur und der Prozesstemperatur sind die allgemein gültigen Eingangsparameter nicht anwendbar. Um die Relevanz für die Industrie aufzuzeigen, wurden die Effekte der Dekonsolidierung für drei weitere Verfahren simuliert. Es wurde gezeigt, dass die Kraftzunahmegeschwindigkeit während des Thermoformens ein Schlüsselfaktor für eine vollständige Rekonsolidierung ist. Wenn die Kraft zu langsam appliziert wird oder die finale Kraft zu gering ist, ist die Probe bereits erstarrt, bevor eine vollständige Konsolidierung erreicht werden kann. Auch beim Induktionsschweißen kann Dekonsolidierung auftreten. Besonders die Feuchtigkeit kann zu einer starken Zunahme der Dekonsolidierung führen, verursacht durch die sehr schnellen Heizraten von mehr als 100 K/min. Die Feuchtigkeit kann während der kurzen Aufheizphase nicht vollständig aus dem Polymer ausdiffundieren, sodass die Feuchtigkeit beim Erreichen der Schmelztemperatur in der Probe verdampft. Beim Tapelegen wird die Ablegegeschwindigkeit durch die Dekonsolidierung begrenzt. Nach einer scheinbar vollständigen Konsolidierung unter der Walze kann die Probe lokal dekonsolidieren, wenn das Polymer unter der Oberfläche noch geschmolzen ist. Die daraus resultierenden Poren reduzieren die interlaminare Scherfestigkeit drastisch um 5,8 % pro Prozent Porengehalt für den untersuchten Fall. Ursache ist die Kristallisation in der Verbindungszone. Dadurch werden Eigenspannungen erzeugt, die in der gleichen Größenordnung wie die tatsächliche Scherfestigkeit sind.

Cutting-edge cancer therapy involves producing individualized medicine for many patients at the same time. Within this process, most steps can be completed for a certain number of patients simultaneously. Using these resources efficiently may significantly reduce waiting times for the patients and is therefore crucial for saving human lives. However, this involves solving a complex scheduling problem, which can mathematically be modeled as a proportionate flow shop of batching machines (PFB). In this thesis we investigate exact and approximate algorithms for tackling many variants of this problem. Related mathematical models have been studied before in the context of semiconductor manufacturing.

In der modernen Hubschrauberfertigung werden neben Rotorblättern auch tragende Strukturteile aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen eingesetzt. Um dabei einen möglichst hohen Leichtbaugrad zu erreichen, werden immer neue Design- Konzepte entwickelt. Innovative Design-Lösungen sind aber nur dann in der Fertigung umsetzbar, wenn sie effizient, kostengünstig und fehlerfrei gefertigt werden können. Ein wichtiger Baustein für die Produktion sind die Fertigungsvorrichtungen, auf denen die Bauteile laminiert und ausgehärtet werden. Diese Vorrichtungen sind ein maßgeblicher Faktor zum Erreichen der geforderten Bauteilqualität. Das Augenmerk liegt hierbei auf der sogenannten tool-part-interaction, also der Interaktion zwischen Fertigungsvorrichtung und Faserverbundmaterial. Diese hat einen großen Einfluss auf das Aufheiz- und Verpressungsverhalten der Prepreg-Materialien und somit auch direkt auf fertigungsinduzierte Schädigungen wie Faltenbildung und Verzug. Aktuell kann der Vorrichtungsentwickler lediglich auf Erfahrungswerte zurückgreifen, um ein gutes Aufheiz- und Verpressungsverhalten der Vorrichtung zu erreichen. Zur Minimierung von Falten fehlt jedoch häufig sogar das nötige Hintergrundwissen über die grundlegenden Mechanismen der Faltenbildung. Nur ein langwieriger trial-and-error Prozess nach Produktion der Vorrichtung kann helfen, Faltenbildung zu eliminieren oder zumindest zu reduzieren. Zukünftig muss es ein primäres Ziel für den Vorrichtungsbau sein, Fertigungsmittel gezielt auslegen und bereits im Rahmen der Konzeptentwicklung Aussagen über die zu erwartende Bauteilgüte und das Fertigungsergebnis machen zu können. Einen möglichen Weg stellt die Einführung einer Herstellprozesssimulation dar, da sie bereits in einer frühen Entwicklungsphase das Aufheiz- und Verpressungsverhalten eines Bauteils sowie den Einfluss der Fertigungsvorrichtung auf die Bauteilqualität einschätzen kann. Fertigungsinduzierte Schädigungen, wie der prozessinduzierte Verzug, lassen sich bereits mit Hilfe von kommerziell erhältlichen Software-Tools vorhersagen. Um zukünftig auch die Faltenbildung bei der Prepreg-Autoklavfertigung vorhersagbar zu machen, müssen zwei übergeordnete Fragestellungen bearbeitet werden:Faltenbildung: Wie läuft die Faltenbildung in der Autoklavfertigung ab und welche Mechanismen bzw. Einflussfaktoren müssen besonders beachtet werden?  Simulation: Wie muss eine Herstellprozesssimulation geartet sein, um den Einfluss der Fertigungsvorrichtung auf die Faltenbildung vorhersagen zu können und Vorrichtungen auf diese Weise zukünftig auslegbar zu machen? Experimentelle Untersuchungen an Omega- und C-Profilen helfen, die Faltenbildung, ihren primären Mechanismus und vor allem die verschiedenen Einflussfaktoren zu verstehen und zu bewerten. Im Falle der vorliegenden Arbeit wurde besonders die Kompaktierung des Laminates über einem Außenradius und die daraus entstehende überschüssige Faser- bzw. Rovinglänge als primärer Faltenauslöser betrachtet. Es konnte aus den Experimenten abgeleitet werden, dass besonders der Verpressungsweg, die Bauteilgeometrie, das verwendete Faserhalbzeug (unidirektional oder Gewebe), die tool-part-interaction und das interlaminare Reibverhalten für den untersuchten Mechanismus von Bedeutung sind. Daraus lassen sich die Mindestanforderungen an eine Herstellprozesssimulation zusammenstellen. Eine umfassende Materialcharakterisierung inklusive der interlaminaren Reibung, der Reibinteraktionen zwischen Bauteil und Fertigungsvorrichtung sowie des Verpressungsverhaltens des Faserbettes sind der erste Schritt in der Entwicklung einer industriell einsetzbaren Simulation. Die Simulation selbst setzt sich aus einem thermo-chemischen und einem Kompaktiermodul zusammen. Ersteres ermittelt das Aufheizverhalten der Vorrichtung und des Bauteils im Autoklaven und stellt darüber hinaus Aushärtegrad und Glasübergangstemperatur als Parameter für das zweite Simulationsmodul zur Verfügung. Zur korrekten Bestimmung des Wärmeübergangs im Autoklaven wurde ein semi-empirisches Verfahren entwickelt, das in der Lage ist, Strömungseffekte und Beladungszustände des Autoklaven zu berücksichtigen. Das Kompaktiermodul umfasst das Verpressungsverhalten des Faserbettes inklusive des Harzflusses, der toolpart- interaction und der Relativverschiebung der Laminatlagen zueinander. Besonders das Erfassen der Durchtränkung des Fasermaterials mittels eines phänomenologischen Ansatzes und das Einbringen der Reibinteraktionen in die Simulation muss als Neuerung im Vergleich zu bisherigen Simulationskonzepten gesehen werden. Auf diese Weise ist die Simulation in der Lage, alle wichtigen Einflussfaktoren der Faltenbildung zu erfassen. Der aus der Simulation auslesbare Spannungszustand kann Aufschluss über die Faltenbildung geben. Mit Hilfe eines im Rahmen dieser Arbeit entwickelten (Spannungs-)Kriteriums lässt sich eine Aussage über das zu erwartende Faltenrisiko treffen. Außerdem ermöglicht die Simulation eine genaue Identifikation der Haupttreiber der Faltenbildung für das jeweilige Bauteil bzw. Fertigungskonzept. Parameter- und Sensitivitätsstudien können dann den experimentellen Aufwand zur Behebung der Faltenbildung deutlich reduzieren. Die hier vorliegende Arbeit erweitert damit nicht nur das Wissen über die Faltenbildung in der Prepreg-Autoklavfertigung und deren Einflussfaktoren, sondern gibt dem Vorrichtungsentwickler auch eine Simulationsmethodik an die Hand, die ihn in die Lage versetzt, Fertigungsvorrichtungen gezielt auszulegen und zu optimieren. In addition to rotor blades, primary structural parts are also manufactured from carbon fiber reinforced plastics in modern helicopter production. New design concepts are constantly developed in order to reach a maximum degree of lightweight design. However, innovative design solutions are only realizable, if they can be manufactured efficiently, economically, and free from defects. Molds for laminating and curing of composite parts are of particular importance. They are a relevant factor for achieving the required part quality. The attention is directed at the so-called tool-part-interaction, i.e. the interaction between tools and fiber composite materials, which has a great influence on the heating and compaction behavior of the prepreg materials and therefore also directly on manufacturing induced damage such as wrinkling and warping. At present, the tooling designer can only resort to his/her experience to achieve a good heating and compaction behavior of the molds. However, the necessary background knowledge about the fundamental mechanisms of wrinkling is often lacking and only a tedious trial-and-error process after the production of the mold can help eliminate or at least reduce wrinkling. In the future, the primary goal for tooling production must be to specifically design the manufacturing equipment and to be able to already make a statement about the expected part quality and production result during the conceptual stage. A possible solution is the introduction of a manufacturing process simulation, because at an early development stage it can estimate the heating and compaction behavior of a part as well as the influence of the manufacturing equipment on part quality. Commercially available software tools are already able to predict damage during production, as e.g. process induced deformation. In order to make wrinkling predictable also, two primary issues need to be dealt with: Wrinkling: How does wrinkling develop in autoclave manufacturing and which mechanisms or influencing factors need to be particularly considered?  Simulation: What must be integrated into a manufacturing process simulation, if it is to predict the influence of the mold on wrinkling and to ensure future tooling improvement? Experimental examinations of omega and c-profiles help to understand and evaluate wrinkling, its primary mechanism, and particularly the various influencing factors. In the case of the present paper, the compaction of the laminate over a convex radius and the resulting surplus roving length was especially examined as primary cause for wrinkling. From the experiments could be deduced that the compaction, the part geometry, the utilized semi-finished fabrics (unidirectional and woven), the tool-part-interaction and the interlaminar friction are of importance for the examined mechanism. These factors determine the minimum requirements for a manufacturing process simulation. A comprehensive material characterization including interlaminar friction, friction interaction between part and tool as well as the compaction behavior of the fiber bed are the first step toward the development of a simulation on an industrial scale. The simulation consists of a thermochemical and a compaction module. The former determines the heating behavior of the mold and the part in the autoclave and additionally provides the degree of cure and the glass transition temperature as parameters for the second simulation module. A semi-empirical method that is able to consider flow effects and loading conditions of the autoclave was developed for the correct determination of the heat transfer within the autoclave. The compaction module comprises the compaction behavior of the fiber bed including resin flow, tool-partinteraction and relative displacement of the layers. Especially the integration of the saturation phase by means of a phenomenological approach and the inclusion of friction interaction in the simulation must be seen as innovation in comparison to other simulation concepts. The simulation is thus able to capture all the important influencing factors of wrinkling. The state of stress that is retrieved from the simulation can provide information about the formation of wrinkles. Furthermore, the simulation enables an exact identification of the main drivers for the development of wrinkles in the respective part or manufacturing concept. Parameters and sensitivity analyses can then significantly reduce the experimental effort for the elimination of wrinkling. The present study does therefore not only expand the knowledge about wrinkling and its influencing factors in prepreg autoclave manufacturing, but also presents the tooling designer with a simulation methodology that enables him/her to systematically develop and optimize manufacturing equipment.

The focus of this work is to provide and evaluate a novel method for multifield topology-based analysis and visualization. Through this concept, called Pareto sets, one is capable to identify critical regions in a multifield with arbitrary many individual fields. It uses ideas found in graph optimization to find common behavior and areas of divergence between multiple optimization objectives. The connections between the latter areas can be reduced into a graph structure allowing for an abstract visualization of the multifield to support data exploration and understanding. The research question that is answered in this dissertation is about the general capability and expandability of the Pareto set concept in context of visualization and application. Furthermore, the study of its relations, drawbacks and advantages towards other topological-based approaches. This questions is answered in several steps, including consideration and comparison with related work, a thorough introduction of the Pareto set itself as well as a framework for efficient implementation and an attached discussion regarding limitations of the concept and their implications for run time, suitable data, and possible improvements. Furthermore, this work considers possible simplification approaches like integrated single-field simplification methods but also using common structures identified through the Pareto set concept to smooth all individual fields at once. These considerations are especially important for real-world scenarios to visualize highly complex data by removing small local structures without destroying information about larger, global trends. To further emphasize possible improvements and expandability of the Pareto set concept, the thesis studies a variety of different real world applications. For each scenario, this work shows how the definition and visualization of the Pareto set is used and improved for data exploration and analysis based on the scenarios. In summary, this dissertation provides a complete and sound summary of the Pareto set concept as ground work for future application of multifield data analysis. The possible scenarios include those presented in the application section, but are found in a wide range of research and industrial areas relying on uncertainty analysis, time-varying data, and ensembles of data sets in general.