Hintergrund:

Die Vorteile des Leichtbauwesens werden heutzutage in den meisten Branchen als fester Bestandteil für die Konstruktion und Produktion von Bauteilen genutzt. Durch die Anwendung leichtbautypischer Konzepte können deutliche Verbesserungen von mechanischen Eigenschaften und zugleich eine Reduzierung des Gewichts- und des Kostenfaktors der Bauteile erzielt werden. Um weitere Optimierungen zu erreichen, wird in unterschiedlichsten Bereichen weiter intensiv geforscht.

Die additive Fertigung, die heutzutage als die industrielle Revolution des letzten Jahrzehnts gehandelt wird [1], sei hierfür nur ein Beispiel. Durch sie lassen sich komplexe Bauteilgeometrien mit hoher Flexibilität erzeugen. Hierbei kommen verschiedenartige Verfahren, wie zum Beispiel das Fused Deposition Modeling (FDM)-Verfahren, unter Zuhilfenahme unterschiedlicher Materialien, bspw. Polymere, zum Einsatz.

Um den Grundgedanken des Leichtbauwesens aufzugreifen, umfasst ein Forschungsthema die Erstellung von additiv gefertigten, endlosfaserverstärkten Kompositen. Ziel ist es, durch optimale Auslegung der Endlosfaser im Bauteil eine deutliche Steigerung der mechanischen Eigenschaften zu erreichen.

Aufgabenstellung:

Die zu erstellende Masterarbeit befasst sich mit der Herstellung und Analyse additiv gefertigter, endlosfaserverstärkter Kompositen. Hierbei soll eine numerische Berechnung für luftfahrzeugtypische Bauteile, bei denen die Lasteinleitung mittels einer Schraubenverbindung erfolgt, durchgeführt werden.

Über die numerisch ermittelten Lastpfade soll eine Auslegestrategie der Endlosfaser bestimmt werden. Diese sollen dann unter Zuhilfenahme eines Druckers erzeugt und anhand verschiedener Prüfungen verifiziert werden.

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Abbildung 1: Numerische Simulation der mechanischen Verbindungstechnik (Schraubenverbindung) [2]

Arbeitsumfang:
  • Einarbeitung in die Theorie und Literaturrecherche zu den Themen Fused Deposition Modelling-Verfahren, Finite-Element-Methode von isotropen Materialien und Schraubenverbindungen,
  • Herstellung und Analyse eines Bauteils mittels Schraubenverbindung durch die Finite-Element-Methode,
  • Bestimmung einer Auslegestrategie der Endlosfasern im Bauteil,
  • Additive Fertigung der Bauteile und
  • Untersuchung des mechanischen Verhaltens, inklusive Versuchsauswertung.
Was Sie mitbringen:
  • Technisches Studium wie bspw. Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau oder ein vergleichbarer Studiengang,
  • Experimentelles Geschick und Begeisterung für innovative Fertigungsverfahren,
  • Interesse an anspruchsvollen Fragestellungen sowie ein hohes Maß an Eigeninitiative und Teamgeist und
  • Interesse und Vorkenntnisse im Bereich der Finiten-Element-Methode und der Fügetechnik für den Leichtbau (Schraubenverbindung).
Was Sie erwarten können:
  • Ideale Rahmenbedingungen für eine theoretische und praxisorientierte Abschlussarbeit,
  • Die Verfügbarkeit der erforderlichen Maschinen zur Erstellung und Prüfung der Bauteile und
  • Bestmögliche Unterstützung während der Bearbeitungszeit.
Literatur:

[1] Burkatzki, Katrin, Warum Industrie 4.0 keine Revolution ist, 3D-Druck aber schon. 2018, https://3druck.com/gastbeitraege/warum-industrie-4-0-keine-revolution-ist-3d-druck-schon-4267190/

[2] S.M.I.L.E.-FEM, Simulation von Schraubenverbindungen nach Eurocode mittels FEM.2014, https://smile-fem.de/referenzprojekte.html

Kontakt:

Sollte Ihr Interesse geweckt worden sein, wenden Sie sich gerne jederzeit an:

Dominik Leubecher, OLt und M.Eng.
Tel.: 089-6004-5608
Büro: Geb. 37, Raum 1108
E-Mail: dominik.leubecher@unibw.de