Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTRheologische Charakterisierung langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT) für die Verarbeitung im Spritzgießverfahren
- Masterarbeit
Abschlussarbeiten, studentische Hilfskräfte und Praktika
Motivation
Langfaserverstärkte, thermoplastische Granulate ermöglichen die Herstellung von langfaserverstärkten Polymer-Formteilen in großserienfähigen, kosteneffizienten Fertigungsprozessen – beispielsweise im Spritzgieß- sowie im Fließpressverfahren. Die resultierenden Formteile weisen in der Regel hohe massespezifische Steifigkeits-, Festigkeits- und Schlagzähigkeitswerte auf, während die Kriech- und Verzugsneigung gering ausfällt. Aufgrund der genannten Vorzüge ist die Halbzeugklasse der langfaserverstärkten Thermoplaste (LFT) in zahlreichen Branchen ein weit verbreiteter Weg zur Realisierung kosten- und energieeffizienter Leichtbau-Komponenten.
Vorhabensbeschreibung
Die optimale Gestaltung und Auslegung langfaserverstärkter Polymer-Formteile bedingt eine Betrachtung des Formfüllverhaltens sowie daraus resultierender Gegebenheiten (z.B. Faserorientierung, Verzug). Zur numerischen Simulation von Formfüllprozessen bedarf es wiederum einer umfassenden rheologischen Charakterisierung der eingesetzten LFT-Granulate. Aufgrund der hohen Faserlänge liegen in der Regel hohe Viskositäten vor, die außerhalb des Anwendungsbereichs standardisierter rheologischer Messmethoden liegen. Ziel der ausgeschriebenen Abschlussarbeit ist daher die Entwicklung einer Methode zur anwendungsnahen Viskositätsmessung in einem Spritzgießwerkzeug.
Die Masterarbeit findet in Kooperation und in enger Abstimmung mit der Firma Lehmann & Voss & Co. KG statt.
Aufgaben
- Einarbeitung in die Thematik der langfaserverstärkten Thermoplaste (LFT) und deren Verarbeitung im Spritzgießprozess
- Untersuchung und Analyse bestehender rheologischer Charakterisierungsverfahren für LFT-Materialien im Spritzgießverfahren
- Entwicklung und Umsetzung eines Konzepts zur anwendungsnahen Viskositätsmessung im Spritzgießwerkzeug
- Konstruktion und Fertigung eines geeigneten Spritzgießwerkzeugs zur Viskositätsmessung
- Durchführung von Versuchen zur Viskositätsmessung mit verschiedenen LFT-Granulaten im Spritzgießprozess
- Auswertung und Vergleich der Messergebnisse mit bestehenden rheologischen Daten
- Untersuchung des Einflusses der Faserlänge und -orientierung auf die Viskosität und das Formfüllverhalten
- Validierung der entwickelten Methode durch Vergleich mit numerischen Simulationen des Formfüllprozesses
- Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse sowie Erarbeitung von Empfehlungen für die industrielle Anwendung
Voraussetzungen
- Interesse und Begeisterung für Leichtbaustrukturen aus Faserverbundwerkstoff
- Selbstständigkeit, Eigeninitiative und strukturierte Arbeitsweise