Thema der Arbeit:
Beim Thermoformen werden zur Optimierung der Wanddickenverteilung und zur Minimierung des Materialeinsatzes Vorstreckstempel eingesetzt, deren Auslegung meist empirisch in aufwendigen Iterationsschleifen erfolgt. Ein industriell weit verbreitetes Fehlerbild stellt die Ausbildung von sogenannten Schreckmarken dar, welche unter anderem auf ein schlagartiges Abkühlen des Halbzeugs beim Kontakt des Stempels zurückzuführen sind. Hierbei handelt es sich um Materialanhäufungen, die optische und mechanische Mängel darstellen. Ziel ist es daher, den bestehenden Stempelauslegungsprozess um die Einbringung von Stützluft am Vorstreckstempel zu erweitern und damit den Kontakt zwischen Halbzeug und Stempel zu minimieren bzw. ganz zu vermeiden. Der Zielkonflikt zwischen einer materialeffizienten Wanddickenverteilung und der Vermeidung von Schreckmarken kann somit aufgelöst werden. Die Herausforderung liegt in der Entwicklung geeigneter Luftführungskonzepte im Stempel sowie deren Validierung im Thermoformprozess. Produzenten wird damit auch der Umstieg von Neuware zu nachhaltigen Rezyklaten erleichtert, da diese verstärkt zu einer Schreckmarkenbildung neigen.
Die Arbeit hat Bezug zu diesem Forschungsprojekt:
Im Rahmen der Arbeit erfolgt die Entwicklung geeigneter Luftführungskonzepte unter Berücksichtigung der Fertigungsrichtlinien der additiven Fertigung sowie die Untersuchung der Konzepte in praktischen Thermoformversuchen. Ziel ist die Vermeidung von Schreckmarken, die Reduktion des Materialeinsatzes durch Homogenisierung der Wanddickenverteilung sowie die Erhöhung des Rezyklateinsatzes durch eine präzisere Prozessführung.
Zielsetzung:
Ziel Deiner Forschungsarbeiten ist die Entwicklung und Erprobung eines Konzepts zur Vermeidung von Schreckmarken im Thermoformprozess durch Erweiterung der konventionellen Stempelverstreckung mit Stützluft. Die Fertigung der luftführenden Stempel erfolgt additiv und ermöglicht so maximale Auslegungs- und Gestaltungsfreiheit. Abschließend zeigen experimentelle Untersuchungen im Thermoformprozess das Potenzial der Entwicklung im Vergleich zum konventionellen Prozess auf.
Deine Aufgabenstellung:
Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen:
- Konzeptionierung und Konstruktion von maximal drei luftführenden Vorstreckstempeln unter Berücksichtigung der additiven Fertigung
- Erprobung des neuartigen Stempelkonzepts und Vergleich mit der konventionellen Stempelverstreckung unter Variation relevanter Prozessparameter und des Halbzeugmaterials (Neuware, Rezyklat)
- Vergleich des Umformverhaltens durch Einsatz eines Sichtwerkzeugs und einer Hochgeschwindigkeitskamera
Für eine Masterarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen
- Konzeptionierung und Konstruktion von maximal fünf luftführenden Vorstreckstempeln unter Berücksichtigung der additiven Fertigung
- Simulation der Austrittsgeschwindigkeit der Luft auf dem Umfang des Stempels als weiteres Auslegungskriterium
- Erprobung des neuartigen Stempelkonzepts und Vergleich mit der konventionellen Stempelverstreckung unter Variation relevanter Prozessparameter und des Halbzeugmaterials (Neuware, Rezyklat)
- Vergleich des Umformverhaltens durch Einsatz eines Sichtwerkzeugs und einer Hochgeschwindigkeitskamera
Dein Profil:
- Du solltest einen naturwissenschaftlichen Studiengang belegen (Alles von Masch.Bau bis Polymerwissenschaften´u.v.m )
- Ausgeprägtes Interesse an einer konstruktiven und praktischen Tätigkeit und damit verbundene Problemlösungsfähigkeit
- Erfahrungen im konstruktiven Bereich sind von Vorteil, aber nicht erforderlich
Das Forschungsprojekt weist eine hohe industrielle Relevanz auf. Wenn Du also Interesse an einer zukunftsorientierten Arbeit hast, melde Dich gerne bei mir. Den genauen inhaltlichen Umfang und den Zeitplan stimmen wir individuell miteinander ab.
Dein Ansprechpartner:
Daniel Grüber, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-28371
E-Mail: daniel.grueber@ikv.rwth-aachen.de