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Studentische Arbeit

Ökologischer und ökonomischer Leichtbau mit faserverstärkten Kunststoffen in Spritzgießbauteilen

Untersuchung der Anbindungsfestigkeit sowie der auftretenden Versagensmodi von verstärkenden Faserstrukturen

Du möchtest an der Strukturoptimierung von einem millionenfach produzierten Bauteil mitwirken? Am IKV lernst Du, wie das geht! In deiner Arbeit untersuchst du die Anbindungsfestigkeit sowie auftretende Versagensmodi von verstärkenden Faserstrukturen.

Die lokale Verstärkung von Spritzgießbauteilen mit faserverstärkten Kunststoffen eröffnet neue Möglichkeiten für den ökologischen und ökonomischen Leichtbau.Durch den gezielten Einsatz kleinster Mengen von Carbon- oder Glasfasern können Strukturen an mechanisch besonders hoch beanspruchten Stellen verstärkt werden. Diese Verstärkungen erlauben eine große Einsparung von Spritzgießmasse und somit auch eine Reduzierung des Bauteilgewichts. So kann 1 Gramm Faserverstärkter Kunststoff bis zu 13 Gramm Spritzgießmasse einsparen. Dadurch werden Masseeinsparungen im zweistelligem Prozentbereich ermöglicht. Hierdurch wird der ökologische Fußabdruck von Bauteilen sowohl bei der Herstellung als auch über den Produktlebenszyklus, z. B. in Automobil- oder Logistikanwendungen, signifikant verbessert. Die Anbindungsfestigkeit von solchen verstärkenden Faserstrukturen an das Bauteil stellt hierbei eine entscheidende Größe im Auslegungsprozess dar. Die akkurate Bestimmung und Vorhersage dieser Größe ist somit eine Schlüsseltechnologie.

Ökologischer-und-ökonomischer-Leichtbau© IKV
Verzugskompensierte Gestaltung von Spritzgussteilen durch lokale Bandverstärkungen

Die Arbeit wird in dieser Arbeitsgruppe verfasst:

In der Arbeitsgruppe Faserverstärkte Kunststoffe/Dimensionierung/CAE-Methoden wurde ein Algorithmus zur Optimierung von Strukturen aus faserverstärkten Kunststoffen in Spritzgießbauteilen entwickelt. Die Forschungsergebnisse werden an einem praxisnahen Bauteil mit über 20 Millionen Exemplaren im Umlauf validiert.

Zielsetzung:

Untersuchung der Anbindungsfestigkeit sowie der auftretenden Versagensmodi von verstärkenden Faserstrukturen in Spritzgießbauteilen und Methodenentwicklung zur Berücksichtigung dieser Auslegungsgröße bei der Bauteildimensionierung.

Deine Aufgabenstellung:

Empirische Untersuchung und Charakterisierung der Anbindungsfestigkeit auf Probekörperebene Kopplung aus Empirischen Ergebnissen mit Struktursimulationssoftware
Differenzierung der Auftretenden Versagensmodi Festigkeitsgetriebene Topologieoptimierung von verstärkten Spritzgießbauteilen mit lokalen Verstärkungen
Simulative Abbildung der Anbindungsfestigkeit auf Probekörper- und Bauteilebene

Dein Profil

  • Interesse an Struktursimulation; Vorkenntnisse sind von Vorteil, aber nicht erforderlich
  • Interesse oder Vorkenntnisse im Umgang mit Faserverstärkten Kunstoffen ist Vorteil, aber auch nicht erforderlich