Entwicklung von innovativer Messtechnik zur Strukturanalyse von hybriden Hochleistungsbauteilen aus Faserverbundkunststoff

Thema der Arbeit:
Lokale Faserverstärkungen in Spritzgießbauteilen ermöglichen eine deutliche Steigerung der Steifigkeit und Festigkeit. Allerdings stellt die Verbindungsfestigkeit zwischen Kunststoff und Faserverstärkungen eine kritische Schwachstelle dar. Die Temperaturhistorie im Bereich der Anbindungsflächen während der Herstellung hat wesentlichen Einfluss auf die Anbindungsfestigkeit, ebenso wie die durch den Prozess induzierten Eigenspannungen, die frühzeitiges Versagen begünstigen können.

Eine innovative Messtechnik, die am IKV entwickelt wurde, ermöglicht die flächenhafte Erfassung der Temperaturhistorie direkt im Anbindungsbereich durch den Einsatz von Faseroptischen Messmitteln. Hierbei wird das Rückstreumuster von einem Lichtimpuls in einem optischen Leiter für eine hochpräzise Dehnungsmessung eingesetzt. Diese Technologie findet bereits im Bereich des Structural Health Monitorings Anwendung. Diese Methode soll nun auf den Spritzgießprozess in der Praxis angewendet werden, um sowohl die thermischen Bedingungen als auch die entstehenden Eigenspannungen in der Bauteilfertigung zu analysieren. Ziel ist es, die gewonnenen Daten zur Kalibrierung und Validierung von Modellen zur Vorhersage der Anbindungsfestigkeit zu nutzen.

Die Arbeit wird in dieser Arbeitsgruppe verfasst:
Die Arbeitsgruppe Faserverstärkte Kunststoffe/Dimensionierung/CAE-Methoden beschäftigt sich mit der Entwicklung neuer Messmethoden, der experimentellen Charakterisierung und der simulationsgestützten Optimierung von Hochleistungsbauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen. Die Kombination von innovativer Messtechnik und Modellierung bietet eine interdisziplinäre Plattform für die Bearbeitung aktueller Fragestellungen.

Zielsetzung:
Ziel dieser Arbeit ist es, eine neuartige flächenhafte Messmethode zur Erfassung der Temperaturhistorie und Eigenspannungen im Anbindungsbereich von Faserverstärkungen in Spritzgießbauteilen experimentell zu erproben. Die gewonnenen Daten sollen zur Validierung und Kalibrierung von Modellen zur Vorhersage der Anbindungsfestigkeit verwendet werden.

Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellung

• Einarbeitung in die neuartige flächenhafte Messtechnik und deren Anwendung im Spritzgießprozess.
• Durchführung experimenteller Untersuchungen zur Temperaturhistorie und Eigenspannungen im Anbindungsbereich
• Erste Analyse der gewonnenen Daten und Ableitung von Korrelationen zur Anbindungsfestigkeit

Für eine Masterarbeit bearbeitest du zusätzlich folgende Aufgabenstellung

• Weiterentwicklung der Messtechnik für eine optimierte Datenerfassung im Anbindungsbereich.
• Kalibrierung und Validierung von Modellen zur Vorhersage der Anbindungsfestigkeit auf Basis der experimentellen Daten
• Simulative Analyse der Eigenspannungen und deren Einfluss auf das Versagensverhalten von Bauteilen

Dein Profil:

• Du hast Lust dein Wissen über verschiedenste Werkstoffe, Werkstoffprüfung, Messtechnik und Prozessmodellierung zu erweitern.
• Interesse an Struktursimulation; Vorkenntnisse sind von Vorteil, aber nicht erforderlich
• Interesse oder Vorkenntnisse im Umgang mit Faserverstärkten Kunstoffen ist Vorteil, aber auch nicht erforderlich

Diese Arbeit bietet dir die Möglichkeit, experimentelle Messtechnik mit simulationsbasierten Ansätzen zu kombinieren und innovative Methoden zur Verbesserung der Bauteilsicherheit und Effizienz zu erforschen. Wir freuen uns auf deine Bewerbung!

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

Dein Ansprechpartner:
Martin Giersberg Sola, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-23608
E-Mail: martin.giersberg@ikv.rwth-aachen.de