Bachelorarbeit oder Masterarbeit
© Instron, IKVThema der Arbeit:
Technische Thermoplaste werden überwiegend im Spritzgießverfahren verarbeitet, da dieses eine wirtschaftliche, automatisierte und hochwertige Bauteilfertigung ermöglicht. Durch Faserverstärkung oder Schäumen lassen sich die mechanischen Eigenschaften gezielt anpassen und strukturelle Leichtbauanwendungen im Fahrzeug- und Gerätebau realisieren. Zielgrößen sind dabei die gewichtsbezogene Steifigkeit und Festigkeit: Faserverstärkungen erhöhen bei gleichem Gewicht die Steifigkeit bzw. Festigkeit, während geschäumte Werkstoffe bei vergleichbarer Festigkeit eine Gewichtsreduktion erlauben. Während die Auslegung häufig auf quasistatischen Kennwerten basiert, treten im Crashfall hochdynamische Belastungen auf, die im Konstruktionsprozess berücksichtigt werden müssen.
Die Arbeit hat Bezug zu diesem Forschungsprojekt:
Die Arbeit ist Teil eines aktuellen Forschungsprojekts, das sich mit der Erforschung des Steifigkeits- und Festigkeitsverhaltens von faserverstärkten und geschäumten Thermoplasten unter Crashbeanspruchung befasst. Derzeit werden diese Effekte bei der Bauteildimensionierung meist nur über überschlägige Sicherheitsfaktoren berücksichtigt. Ziel des Projekts ist es daher, systematisch zu untersuchen, wie sich das Deformations- und Versagensverhalten unter erhöhten Belastungsgeschwindigkeiten verändert. Dabei soll insbesondere der Einfluss der Werkstoffkonfiguration, wie Faserorientierung und Schaummorphologie, berücksichtigt werden. Auf dieser Basis sollen praxistaugliche Dimensionierungsmethoden für industrielle Anwendungen abgeleitet werden.
Zielsetzung:
Zu Beginn erlernst du das Spritzgießverfahren und die gezielte Variation von Fertigungsparametern zur Herstellung unterschiedlicher Werkstoffkonfigurationen. Auf dieser Basis werden Prüfgeometrien mit variierender Faserorientierung und/oder Schaummorphologie gefertigt, die die Grundlage für die weiteren Untersuchungen bilden. Aus diesen extrahierst du geeignete Probekörper und führst dynamische Impaktprüfungen am Fallturm durch. Dabei kommt eine Highspeedkamera zum Einsatz, mit deren Hilfe die lokale Dehnung mittels Videoextensometrie erfasst und ausgewertet wird. So erlernst du die experimentelle Untersuchung des Werkstoffverhaltens unter hochdynamischer Beanspruchung sowie die Analyse von Deformationsvorgängen im Millisekundenbereich. Auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse leitest du schließlich eine Dimensionierungsmethode ab, die sowohl den Einfluss der prozessabhängigen Werkstoffmorphologie als auch der Belastungsgeschwindigkeit auf das Deformations- und Versagensverhalten berücksichtigt.
Deine Aufgabenstellung:
| Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellung | Für eine Masterarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen |
| Herstellung von Probekörpern mit variierender Werkstoffkonfiguration im Spritzgießverfahren | Herstellung von Probekörpern mit variierender Werkstoffkonfiguration im Spritzgießverfahren |
| Crashversuche bei variierender Impaktgeschwindigkeit am Fallturm | Crashversuche bei variierender Impaktgeschwindigkeit am Fallturm |
| Versuchsauswertung anhand der Aufnahmen der High-Speed Kamera | Hochgeschwindigkeitszugprüfung bei unterschiedlicher Zuggeschwindigkeit |
| Beschreibung des Deformations- und Versagensverhaltens anhand der Versuchsdaten | Versuchsauswertung anhand der Aufnahmen der High-Speed Kamera |
| Mathematische Modellierung des Deformations- und Versagensverhaltens |
Dein Profil:
- Natur- oder Ingenieurswissenschaftliches Studium (z. B. Allgemeiner Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Materialwissenschaften, Angewandte Polymerwissenschaften)
- Eigenständige und qualitätsbewusste Arbeitsweise
- Interesse an einer experimentellen Arbeit und wissenschaftlicher Datenauswertung
- Idealerweise erste Erfahrungen im Bereich der mechanischen Prüfung
Das sind deine Benefits:
- Erlerne wissenschaftliches Arbeiten in einem motivierten Team mit intensiver Betreuung
- Baue auf vorhandenen Vorerfahrungen auf und erweitere diese gezielt
- Erlerne die systematische Erhebung, Auswertung und Interpretation experimenteller Daten
- Flexibler Start sowie eine zügige Bearbeitung der Arbeit sind möglich
- Perspektive zur weiteren Mitarbeit in der Arbeitsgruppe nach Abschluss der Arbeit
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