Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTEntwicklung von Recycling-optimierten Leichtbau-Skelettstrukturen mithilfe der 3D Skelett Wickeltechnik (3DSW)
- Bachelor- oder Masterarbeit
- studentische Hilfskraft
Abschlussarbeiten, studentische Hilfskräfte und Praktika
Motivation
Die 3D-Skelett-Wickeltechnik (3DSW) ist ein Konstruktions- und Fertigungsansatz zur Realisierung von Faserverbund-Skelettstrukturen, die als reine Skelettkomponenten oder als Lokalverstärkung von Formteilen (z. B. 3D-Druck- oder Spritzgießteile) eingesetzt werden (PDF »3D Skeleton Winding process (3DSW)«). In einem roboterbasierten Wickelprozess werden thermoplastisch imprägnierte Verstärkungsfasern (z. B. Kohlenstoff-, Glas-, Natur- oder Polymerfasern) zu Faserskeletten verarbeitet. Die Freiheitsgrade des Roboters bieten hierbei große geometrische Flexibilität, sodass sowohl eine dreidimensionale, Lastpfad-optimierte Anordnung als auch eine formschlüssige Belastung der Fasern ermöglicht werden. Die mechanischen Eigenschaften der Verstärkungsfasern werden somit maximal ausgenutzt, was eine konsequente Erschließung von Leichtbaupotenzialen erlaubt. Die resultierenden Ressourcen-, Energie- und Treibhausgas-Einsparungen in Kombination mit dem Einsatz nachwachsender und/oder recyclingfähiger Materialien ermöglichen signifikante Verbesserungen in der Öko-Bilanz vieler Produkte.
Fahrrad-Tretkurbel
Vorhabensbeschreibung
Im Forschungsgebiet der 3DSW werden aktuell mehrere Förder- und Industrieprojekte parallel bearbeitet. Der Tätigkeitsbereich kann daher in gewissem Maße an die Interessenlage der Studierenden angepasst werden. Beispielhafte Aufgabenfelder mit aktuellem Bezug sind:
- Die konstruktive Optimierung sowie die prototypische Herstellung und Erprobung von Technologiedemonstratoren im Projekt »confidentAM« (betrachtet werden die Dämpferwippe eines vollgefederten Fahrrads sowie mehrere flexibel konfigurierbare Verbindungselemente für ein modulares Roboter-Greifsystem),
- Prozessoptimierungen für die prozesssichere Verarbeitung von Recycling-optimierten Faserverbund-Halbzeugen im 3D-SW-Prozess sowie die experimentelle Bestimmung der resultierenden mechanischen und ökobilanziellen Potenziale im Vergleich zu konventionellen Materialien.
Die konkrete Projektdefinition erfolgt im direkten Gespräch. In Abstimmung mit den Betreuenden (hochschul- und institutsseitig) lassen sich die genannten Themen im Sinne einer wissenschaftlichen Arbeit (Bachelor- oder Masterthesis) definieren und abgrenzen.
Aufgaben
- Einarbeitung in das Forschungsgebiet der 3DSW sowie in die verwendeten Materialien
- Erarbeitung von Lösungs- oder Optimierungskonzepten (z. B. konstruktive Optimierung im Sinne der Kreislaufführung, Prozessoptimierung zur Verarbeitung sensibler Garne)
- Planung, Durchführung, Auswertung und Dokumentation von Versuchskampagnen
- Ableitung von Handlungsempfehlungen
Voraussetzungen
- Studiengang mit technischem Bezug
- Grundkenntnisse im Bereich Kunststofftechnik/Faserverbundkunststoffe wünschenswert
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Begeisterungsfähigkeit für Leichtbau- und Nachhaltigkeitsprojekte
- Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse in Wort und Schrift