Entwicklung eines Inline-Trocknungssystems für Kunststofffilamente mit IR-Strahlern für 3D-Drucker: Untersuchung von Materialeigenschaften und Prozessparametern

Thema der Arbeit:
Die Trocknung von hygroskopischen Kunststoffen wie Polyamid oder PET ist ein kritischer Schritt, um die Verarbeitungsqualität und die mechanischen Eigenschaften von Bauteilen sicherzustellen. Konventionelle Lufttrocknungssysteme trocknen oft das gesamte Material, was zu einer unnötigen thermischen Belastung und potenziellen Alterung des Materials führen kann. Außerdem ist dieser Prozess oft energieintensiv. Inline-Trocknungssysteme mit Infrarot-Halogenstrahlern bieten die Möglichkeit, das Material gezielt vor der Verarbeitung zu trocknen, nur die benötigte Menge zu behandeln und dadurch sowohl die Energieeffizienz zu steigern als auch die Materialbelastung zu minimieren.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines energieeffizienten Inline-Trocknungssystems sowie die Untersuchung der Auswirkungen auf Materialeigenschaften durch thermische Belastung.

Die Arbeit wird in dieser Arbeitsgruppe verfasst:
Die Arbeit wird am Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) im Bereich Additive Fertigung durchgeführt.

Zielsetzung:

• Entwicklung eines energieeffizienten Inline-Trocknungssystems mit IR-Halogenstrahlern.
• Untersuchung der mechanischen und thermischen Materialeigenschaften nach verschiedenen Trocknungsverfahren.
• Analyse der Energieeffizienz des Systems im Vergleich zur herkömmlichen Lufttrocknung.
• Bewertung der Auswirkungen von Feuchtigkeitsaufnahme und thermischer Belastung auf die Verarbeitbarkeit und die Bauteilqualität.

Deine Aufgabenstellung:

Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellung

• Recherche zu Trocknungsverfahren und deren Einfluss auf die Materialeigenschaften für die Additive Fertigung
  Entwicklung, Konstruktion und prototypischer Aufbau eines energieeffizienten Inline-Trocknungssystems.
• Fertigen von Probekörper
• Durchführung mechanischer Tests (z. B. Zug- und Biegeversuche) an getrockneten Probekörper zur Bewertung der Materialeigenschaften.

Für eine Masterarbeit bearbeitest du zusätzlich folgende Aufgabenstellung

• Erweiterung des Prototyps um eine Sensorik zur Feuchtigkeits- und Temperaturmessung.
• Detaillierte Analyse der thermischen Alterung des Materials (z. B. durch DSC, FTIR, Rheologie).
• Untersuchung der Energieeffizienz und Erarbeitung von Optimierungsmöglichkeiten.
• Lebenszyklusanalyse (LCA) des entwickelten Systems zur ganzheitlichen Bewertung der Nachhaltigkeit

Dein Profil:

• Naturwissenschaftliches Studium
• Erfahrungen: Erfahrungen in der Verarbeitung und Prüfung von Kunststoffen von Vorteil.
• Fähigkeiten: Interesse an werkstofftechnischen Fragestellungen, Kenntnisse in Messtechnik und Konstruktion, Interesse an Additive Fertigung Energieeffizienz und Nachhaltigkeit.

Falls du Interesse an einer Abschlussarbeit am IKV und an dieser Aufgabenstellung hast, melde dich bei mir. Den genauen inhaltlichen Umfang und den Zeitplan stimmen wir individuell miteinander ab.

Dein Ansprechpartner:
Bastian König, M.Eng.
Phone: +49 241 80-98266
E-Mail: bastian.koenig@ikv.rwth-aachen.de
www.ikv-aachen.de