Thema der Arbeit:
Der Einsatz von thermoplastischen Elastomeren (TPE) gegenüber herkömmlichen Elastomeren kann unter Anderem durch die besseren umweltbedingten Eigenschaften hinsichtlich des Verarbeitungsprozesses und der Rezyklierbarkeit begründet werden. Eine weitere Verbesserung des CO2-Fußabdrucks kann durch eine Reduktion des Materialeinsatzes im Sinne des Leichtbaus erfolgen. Hier bietet sich der werkstofftechnische Leichtbau mit dem Schäumen von TPE an. Als Folge des Schäumens erfolgt stets eine Erweichung des Werkstoffs. Folglich ist eine Abschätzung der Funktionserfüllung des Bauteils notwendig. Die Vorhersage der mechanischen Eigenschaften von TPE-Schäumen ist aufgrund der starken prozessabhängigen Schaummorphologie komplex. Eine Möglichkeit zur Erlangung eines besseren Verständnisses von morphologieabhängigen Werkstoffeigenschaften ist die Verwendung mikromechanischer Modelle mithilfe von repräsentativen Volumenelementen (RVE). Ziel Deiner Arbeit wird es sein, die Morphologie und das resultierende mechanische Verhalten von TPE-Schäumen in Abhängigkeit der Prozessbedingungen zu Charakterisieren und in mikromechanischen Modellen zu modellieren. Dafür wirst du eigens Probekörper herstellen, präparieren und charakterisieren. Anschließend erfolgt die Abbildung des Werkstoffverhaltens anhand von mikromechanischen Simulationen mittels Finite Elemente Methoden.
Die Arbeit hat Bezug zu diesem Forschungsprojekt:
In der Abteilung Strukturberechnung am IKV beschäftigen sich zwei Arbeitsgruppen mit der mechanischen Modellierung von Elastomerwerkstoffen und TPE. Dabei werden geeignete Materialmodelle entwickelt, kalibriert und validiert. Die Erweiterung des Werkstoffverständnisses hinsichtlich geschäumter TPE ermöglicht die Erschließung neuer Einsparpotenziale in technischen Bauteilen für die Kunststoffindustrie in verschiedensten Branchen.
Zielsetzung:
Untersuche die mechanischen Eigenschaften von geschäumten TPE und bilde diese mithilfe von mikromechanischen Modellen realitätsnah ab.
Deine Aufgabenstellung: Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen
- Mechanische Charakterisierung der hergestellten Probekörper
- Morphologische Charakterisierung der Schaumstruktur
- Abbildung des mechanischen Verhaltens von TPE-Schäumen mittels RVESimulationen
Morphologische Charakterisierung der Schaumstruktur
- Abbildung des mechanischen Verhaltens von TPE-Schäumen mittels RVESimulationen
- Mechanische Charakterisierung der hergestellten Probekörper
- Morphologische Charakterisierung der Schaumstruktur
- Abbildung des mechanischen Verhaltens von TPE-Schäumen mittels RVESimulationen
- Parametervariation und Sensitivitätsstudie an den RVE
Dein Profil:
- Du hast bereits Kenntnisse und Erfahrungen in der Simulation mit ABAQUS und in der Programmierung mit Python, oder möchtest in die Simulationstechnik einsteigen..
- Du interessierst dich für Mechanik und Mikromechanik.
- Kenntnisse in der mechanischen Modellierung von Kunststoffen und Elastomeren sind vorteilhaft.
- Naturwissenschaftlicher Studiengang wie z.B. Masch.Bau
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: Noah Mentges, M. Sc.
Telefon: 0241 80 98831
E-Mail: noah.mentges@ikv.rwth-aachen.de