Automation, Industry 4.0 and artificial intelligence are playing an increasingly central role for companies. Artificial intelligence in particular is currently enabling new methods to achieve a higher level of automation. However, machine learning methods are usually particularly lucrative when a lot of data can be easily collected and patterns can be learned with the help of this data. In the field of metrology, this can prove difficult depending on the area of work. Particularly for micrometer-scale measurements, measurement data often involves a lot of time, effort, patience, and money, so measurement data is not readily available. This raises the question of how meaningfully machine learning approaches can be applied to different domains of measurement tasks, especially in comparison to current solution approaches that use model-based methods. This thesis addresses this question by taking a closer look at two research areas in metrology, micro lead determination and reconstruction. Methods for micro lead determination are presented that determine texture and tool axis with high accuracy. The methods are based on signal processing, classical optimization and machine learning. In the second research area, reconstructions for cutting edges are considered in detail. The reconstruction methods here are based on the robust Gaussian filter and deep neural networks, more specifically autoencoders. All results on micro lead and reconstruction are compared and contrasted in this thesis, and the applicability of the different approaches is evaluated.

Die induktive Erwärmung stellt insbesondere aufgrund der schnellen intrinsischen Erwärmung eine Schlüsseltechnologie für die zunehmende industrielle Anwendung von textilverstärkten CFK-Organoblechen dar. Allerdings kann deren großes Potenti-al nicht vollständig ausgeschöpft werden, da sich bei konventionellen CFK-Organoblechen über der Laminatdicke physikalisch bedingt eine mit zunehmendem Abstand zum Induktor abfallende Temperaturkurve ergibt. Speziell für CFK-Organobleche bestehend aus textilen Verstärkungshalbzeugen wurde im Rahmen dieser Arbeit zunächst der Einfluss der Textil- und Laminatparameter grundlegend untersucht. Zusätzlich wurde ein analytisches Modell in Form eines elektrischen Er-satzschaubilds einer im CFK-Organoblech vorliegenden Leiterschleife entwickelt, an-hand dessen der dominierende Heizmechanismus identifiziert werden kann. Ab-schließend wurde basierend auf den zuvor gewonnenen Erkenntnissen ein speziell für das kontinuierliche Induktionsschweißen angepasster Laminataufbau entwickelt und validiert.

New engine concepts such as Miller, HCCI or highly diluted combustion offer great potential for further optimization of ICEs in terms of fuel economy and pollutant emissions. However, the development of such concepts requires a high degree of variability in the control of gas exchange, characterized by variability in valve spread, maximum valve lift and – ideally independent of these two variables – in valve opening time. In current series variable valvetrains, valve lift and opening duration are usually directly dependent one from the other. In the ideal case, however, engine concepts such as Miller require a fully flexible variation of the closing time of the intake valve while still maintaining the same intake opening time. Here, a methodology for the geometric layout of fully variable valve trains with significantly extended functionalities is presented. In this concept, the control of the valve opening and closing events is distributed to two synchronously rotating cam disks. This geometric separation allows to vary the valve opening duration at constant maximum valve lift by varying the phase offset between the two disks. On the other hand, the geometric properties of the system can be used to vary the maximum valve lift at the constant valve opening and/or valve closing (depending on the layout), as well as for switching additional valve events on or off. The methodology presented here includes the computer-aided and partially automated generation of the characteristic geometric features of the system and the kinematic simulation and evaluation of the concept. By kinematic simulation, various possible resulting valve lift curves can be evaluated and optimized by adapting the geometry and the motion rules. The subsequent investigations on a component test bench serve to assess the newly developed concept with respect to functionality, required drive torque, stiffness and speed capability, thus proving its technical feasibility.

Bei der Herstellung von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) kommen unterschiedlichste Faser-, Kunststoff- sowie Faser/Kunststoff-Halbzeuge zum Einsatz. Diese weisen oft sehr komplexe Verarbeitungseigenschaften auf, die bei der Prozessentwicklung eine besondere Herausforderung darstellen. Ein typisches Beispiel ist die Verfahrensgruppe der Flüssigimprägnierverfahren, bei denen eine endkonturnahe Faserstruktur mit einem Harzsystem imprägniert wird. Eine den Prozessverlauf maßgeblich bestimmende Verarbeitungseigenschaft der Faserstruktur ist hierbei die Permeabilität. Sie quantifiziert die Durchlässigkeit der Faserstruktur für die fluide Strömung und resultiert aus einer Vielzahl an interdependenten Einflüssen, wie z. B. einer inhomogenen Porosität mit extrem variierenden Fließkanaldurchmessern, lokalen Strukturvariationen, einer hohen Deformierbarkeit sowie Kapillarkräften. Wissensgenerierung durch Grundlagenforschung zu einer einzelnen prozesskritischen Verarbeitungseigenschaft (wie der Permeabilität), stellt eine ideale Grundlage für die ganzheitliche, also sowohl die Prozess- und Anlagentechnik als auch die Materialien umfassende, Prozessentwicklung der jeweils betrachteten Verfahren/Verfahrensgruppe (z. B. Flüssigimprägnierverfahren) dar. Vor diesem Hintergrund wird in der vorliegenden Arbeit eine mehrstufige, in sich geschlossene Forschungsmethodik definiert, die zur kontinuierlichen Weiterentwicklung des betrachteten Herstell-verfahrens sowie der eingesetzten Anlagen, Werkzeuge und Materialien geeignet ist. Anhand von Forschungsarbeiten zum Anwendungsbeispiel der Flüssigimprägnierverfahren bzw. der Permeabilität wird gezeigt, wie die Methodik umgesetzt werden kann: Der erste Schritt besteht in der Entwicklung von Methoden und Technologien, um Einflüsse auf die Permeabilität reproduzierbar zu erzeugen und die Auswirkungen untersuchen zu können. Anschließend folgen Parameterstudien zu Einflüssen auf die Permeabilität und die gewonnenen Erkenntnisse werden dann zu Richtlinien aggregiert. Anhand der Richtlinien können Materialien, Prozesse und Messtechnologien auf einen Anwendungsfall hin optimiert werden. Schließlich, werden über den Erkenntnisgewinn grundlegend neue Technologien entwickelt, woraus sich wiederum neue Aufgaben für die erste Stufe der Methodik ergeben.

Die Bedeutung und Nachfrage an der Holz-Beton-Verbundbauweise nimmt aufgrund einer Vielzahl an Vorteilen gegenüber dem reinen Holzund Stahlbetonbau immer weiter zu. Die Bemessung von Holz-Beton- Verbundkonstruktionen ist aktuell nicht normativ geregelt, sondern wird auf der Grundlage von bauaufsichtlichen Zulassungen und Bauartgenehmigungen durchgeführt. Dabei kommen die unterschiedlichsten Typen an Verbindungsmitteln zum Einsatz, wie beispielsweise stiftförmige Verbindungsmittel und Kerven. Kontinuierliche Verbindungsmittel wie die Verbunddübelleiste im Stahl-Beton-Verbundbau wurden bisher nicht im Holz-Beton- Verbundbau verwendet. Verbunddübelleisten haben sich als sehr leistungsfähige Verbundmittel mit einer hohen Tragfähigkeit und einfacher Herstellung herausgestellt, deren Bemessung in der AbZ Z-26.4-56 2018 geregelt ist. Zur Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für ein den Verbunddübelleisten ähnliches Verbundmittel für den Holz-Beton-Verbundbau sind klassischer Weise experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung der Tragfähigkeit durchzuführen. Neben den oftmals zeitaufwendigen und kostenintensiven Versuchen haben viele Untersuchungen an verschiedensten Verbundmitteln gezeigt, dass sich numerische Untersuchungen in Form von Finite- Elemente-Modellen dafür eignen das Tragverhalten abzubilden und die erforderliche Anzahl an Versuchen zur Abdeckung der verschiedenen Parameter zu reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kontinuierliches Verbundmittel für die Holz-Beton-Verbundbauweise entwickelt und es wurde mittels experimenteller und numerischer Untersuchungen ein Bemessungskonzept erarbeitet. Zur Beschreibung des Trag- und Verformungsverhaltens wurden Versuche unter Längsschub- und Zugbeanspruchung durchgeführt. Anhand dieser Versuche konnten Finite-Elemente-Modelle kalibriert werden und darauf aufbauend numerische Untersuchungen zum Tragverhalten unter kombinierter Zug- und Schubbeanspruchung durchgeführt werden. Da viele numerische Untersuchungen an Verbundmitteln in der Vergangenheit eine hohe Sensibilität bei der Variation der Materialparameter der Betonmodelle gezeigt haben, wurde eine separate Untersuchung zu den Besonderheiten von Verbundmitteln im Beton bei der numerischen Simulation herausgearbeitet und entsprechende Lösungsansätze gegeben. Auf Grundlage der experimentellen und numerischen Untersuchungen konnten die für das neue Verbundmittel spezifischen Tragmechanismen identifiziert, in einem abschließenden Trägerversuch bestätigt und in ein Bemessungsmodell überführt werden. Durch den kombinierten Einsatz von experimentellen und numerischen Untersuchungen konnte das Tragverhalten des neuen Holz-Beton- Verbundsystems umfassend beschrieben und ein für die Praxis anwendbares Bemessungskonzept entwickelt werden. Diese Arbeit soll damit neben dem Bemessungskonzept einen Beitrag für die Anwendung numerischer Verfahren bei der Untersuchung des Tragverhaltens von Verbundmitteln im Beton leisten.