Thema der Arbeit:
Das große Potenzial von geschäumten Kunststoffbauteilen steht durch den Bedarf an nachhaltigen Produkten mit geringem Materialeinsatz im Fokus der Forschung. Das Schäumen im Spritzgießen ermöglicht die Produktion leichterer komplexer Formteile. Daraus folgt ein niedriger Material- und ein geringerer Energieverbrauch von bspw. Fahrzeugen aufgrund der Gewichtseinsparungen.
Um das Potenzial geschäumter Bauteile auszuschöpfen, ist eine genaue Kenntnis über die Schaumstruktur notwendig. Da die Größe, Dichte und Form der Schaumzellen von den lokalen Zustandsparametern abhängig sind, ist die Simulation für eine genaue Vorhersage dieser Eigenschaften zielführend. Bereits entwickelte Modelle sind dazu fähig die Nukleierung und das Blasenwachstum abzubilden. Die Aufgabe der Abschlussarbeit ist somit die Charakterisierung und Implementierung von homogen nukleierten Schaumzellen im Bauteil.
Die Arbeit hat Bezug zu diesem Forschungsprojekt:
Das Forschungsprojekt befasst sich mit der Simulation des Thermoplast-Schaumspritzgießens auf der Mikroskala. Dort sollen die genauen Schaumstrukturen mittels eines geometrisch und physikalisch motivierten Mikroskalenmodells abgebildet werden. Somit ist es möglich die stark prozessabhängigen Schaumstrukturen im Spritzgießen vorherzusagen und auf die realen mechanischen Eigenschaften zu schließen. Zudem kann in einer Mehrskalensimulation die Abbildungsgenauigkeit der Makroskala verbessert werden.
Zielsetzung:
Ziel der Arbeit ist es die bereits entwickelten Modelle der Nukleierung und des Blasenwachstums in der Software OpenFOAM umzusetzen. Dafür werden die rheologischen und thermischen Materialmodellierungen angepasst. Für eine Kalibrierung der Modellparameter und Validierung der Ergebnisse stehen ermittelte Schaumstrukturen aus experimentellen Ergebnissen zur Verfügung.
Deine Aufgabenstellung:
Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen:
- Einarbeiten in die Open Source Simulationssoftware OpenFOAM
- Implementierung des Nukleierungs- und Blasenwachstumsmodells
- Kalibrierung der Modellparameter anhand realer Schaumstrukturen
Für eine Masterarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen:
- Einarbeiten in die Open Source Simulationssoftware OpenFOAM
- Implementierung des Nukleierungs- und Blasenwachstumsmodells
- Kalibrierung der Modellparameter anhand realer Schaumstrukturen
- Validierung der simulierten Schaumstrukturen anhand eines Bauteils
Dein Profil:
- Du bist Student oder Studentin der Studiengänge: Maschinenbau / Wirtschaftsingenieurwesen Fachrichtung Maschinenbau oder Werkstoff- und Prozesstechnik, CES, Materialwissenschaften, Umweltingenieurswissenschaften, angewandte Polymerwissenschaften, Simulation Science
- Interesse an Strömungssimulationen und Modellierung physikalischer Vorgänge
- Interesse an selbständiger und flexibler Arbeit in einem motivierten Team
- Grobe Kenntnisse in einer gängigen Programmiersprache
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:
Daniel Fritsche, M.Sc. RWTH
Telefon: +49 241 8096622
E-Mail: daniel.fritsche@ikv.rwth-aachen.de