Analyse der Übertragbarkeit von etablierten Festigkeitskriterien auf 3D gedruckte Strukturen

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Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe (IVW) GmbH ist eine der weltweit führenden Einrichtungen auf dem Gebiet der Verbundwerkstoffe. Wir erforschen die gesamte Wertschöpfungskette der Verbundwerkstoffe von den wissenschaftlichen Grundlagen bis zum Bauteil. Zum nächstmöglichen Termin schreiben wir folgende studentische Arbeit aus:

Diplom- oder Masterarbeit, andere Formen studentischer Arbeiten nach Absprache und mit angepassten Umfängen möglich, mit dem Titel:

Analyse der Übertragbarkeit von etablierten Festigkeitskriterien auf 3D gedruckte Strukturen

Faserverstärkte Kunststoffe (FKV) sind eine verhältnismäßig junge Werkstoffklasse, die aufgrund der Anisotropie besondere Behandlung bei der Analyse von Festigkeit und Bauteilsteifigkeit bedarf. Die intensive Forschung in diesem Bereich hat verschiedene Konzepte zur Prognose des Bauteilversagens hervorgebracht, bspw. den Puck’schen Bruchkörper. Das Fertigungsverfahren Fused Deposition Modeling (FDM) aus dem Bereich der additiven Fertigung erfährt breite Anwendung. Insbesondere bei anspruchsvollen 3D-gedruckten Bauteilen mit Anforderungen an die sichere Lasttragung ergibt sich eine Anforderung an die Festigkeitsbewertung. Aufgrund der ähnlichen Struktur zwischen FDM und FKV sind Parallelen zwischen beiden Werkstoffklassen zu erwarten. Beispielsweise könnte unter Druckbelastung längs der Druckbahn das Versagen des Knickbandes auftreten. Letzteres ist im Bereich von FKV gut beschrieben.

Inhalte der Arbeit:

Im Kern beschäftigt sich die Arbeit mit der Übertragbarkeit von Festigkeitskriterien aus dem Bereich der Verbundwerkstoffe auf die Anwendung in 3D gedruckten Bauteilen. Hierzu soll zunächst eine Literaturrecherche zeigen, ob und welche Konzepte bereits angewendet werden. Ein vielversprechendes Festigkeitskriterium wird auf Basis der Recherche gewählt. Im Anschluss soll experimentell untersucht werden, ob eine Übertragbarkeit des Kriteriums auf den 3D-Druck möglich ist. Es stehen hierfür verschiedene 3D Drucker am Institut zur Verfügung, sodass eigenständig eine geeignete Probekörpergeometrie entwickelt und gedruckt werden kann. Die experimentelle Charakterisierung und Analyse der Ergebnisse ist hierbei Bestandteil der experimentellen Arbeit.

Ihr Profil :

  • Studium Maschinenbau und Verfahrenstechnik o. Ä.
  • Werkstoffkenntnisse (ggf. Polymerchemie, Kunststoffe und Faserverbundkunststoffe)
  • Strukturierte Arbeitsweise, gute Kommunikationsfähigkeit, gute Englischkenntnisse sind von Vorteil

Kontakt:

Andreas Baumann
Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Telefon: 0631 2017-320
E-Mail: andreas.baumann@ivw.uni-kl.de

Beginn der Arbeit: ab sofort

Abbildung: 3D gedrucktes Zahnrad (links) Knickbänder durch Druckbelastung in Faserrichtung eines koh-lenstofffaserverstärkten Epoxidharzes (rechts)