Modellierung des Diffusionsprozesses von flüssigen Medien in Polyamiden auf der molekularen Ebene

Ziel Deiner Arbeit ist es, den Diffusionsvorgang von Flüssigkeiten in teilkristallinen Thermoplasten auf molekularer Ebene zu modellieren.

Falschfarbendarstellung der Medienkonzentration in einem Prüfkörper nach Einlagerung | Bild: IKV

Monte-Carlo Simulation zur Bestimmung der Löslichkeit | Bild: IKV

Die Problemstellung
Bauteile aus Polyamiden kommen im Einsatz mit verschiedenen Umgebungsmedien in Kontakt. Da das Material hierdurch geschwächt wird, ist es wichtig, die lokale Medienkonzentration im Bauteil genau vorhersagen zu können. Für einzelne Werkstoff-Medien-Kombinationen ist dies mit Einlagerungsversuchen möglich. Für eine große Vielzahl an Werkstoffen und Umgebungsmedien ist dieses Vorgehen nicht zeit- und kosteneffizient.

Methodik
Ziel der ausgeschriebenen Abschlussarbeit ist es, den Diffusionsprozess auf molekularer Ebene abzubilden. Hierfür werden atomistische Monte-Carlo Simulationen, Molekulardynamik Simulationen sowie Random-Walk Simulationen aufgebaut, durchgeführt und ausgewertet. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die teilkristalline Mikrostruktur des Kunststoffes dar.

Während in den amorphen Bereichen von Polymeren große freie Volumina eine Diffusion ermöglichen, sind die kristallinen Bereiche nahezu impermeabel. Von besonderem Interesse ist die Grenzschicht zwischen den Bereichen, welche sich mit vorhandenen Methoden noch nicht effizient modellieren lässt.

Die Simulationsergebnisse werden mit bereits vorhandenen Ergebnissen aus Einlagerungsversuchen für Prüfkörper aus Polyamid 6.6 in Wasser verglichen.

Was wir bieten

  • Wir legen mit Dir gemeinsam das Thema Deiner Arbeit fest und berücksichtigen dabei Deinen Kenntnisstand, Art und Umfang der Arbeit.
  • Wir besprechen gemeinsam die Arbeitsschritte Deiner Forschung.
  • Du kannst Deine eigenen Ideen einbringen.
  • Du lernst ein neues Verfahren der Materialmodellierung kennen.
  • Du arbeitest in einem motivierten Forschungsteam.
  • Du hast einen festen Ansprechpartner und bekommst regelmäßig Rückmeldung zu Deiner Arbeit.

Was Du mitbringen solltest

  • Du studierst Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, CES, Simulation Sciences, Physik, Chemie oder vergleichbares.
  • Du interessierst Dich für numerische Simulationen.
  • Du arbeitest wissenschaftlich und exakt.
  • Du hast bestenfalls Programmiererfahrungen oder möchtest sie Dir aneignen.

Wenn Dich das Thema anspricht, kannst Du mich gerne per Mail kontaktieren.

Ansprechpartner
Tim Pilz, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-28364
E-Mail: tim.pilz@ikv.rwth-aachen.de