Thema der Arbeit:
Physikalisch geschäumte thermoplastische Spritzgießbauteile besitzen im Vergleich zu kompakten Bauteilen viele Vorteile. Durch die Schaumstruktur wird bei gleichem Volumen eine signifikante Gewichtsreduktion erzielt, woraus sich ein großes Leichtbaupotenzial ergibt. Weiterhin werden durch den Druck der Treibmittel in den Blasen Schwindung und Verzug reduziert. Im Zuge der Ressourceneffizienz und immer höheren technischen Anforderungen steigt aus diesen Gründen der Bedarf an geschäumten Kunststoffbauteilen kontinuierlich.
Aktuelle Simulationsprogramme treffen zahlreiche Vereinfachungen bei der Berechnung der Schaumstruktur, sodass Phänomene wie die scherbedingte Zellorientierung oder das Zusammenwachsen zwei kleiner Blasen in eine große Blase (Koaleszenz) nicht berücksichtigt werden. Dahingehend können geschäumte technische Bauteile heute nicht nur auf Basis von Simulationen ausgelegt werden.
Zielsetzung:
Ziel deiner Arbeit ist es, ein erstes vereinfachtes Simulationsmodell in OpenFOAM aufzubauen, welches auf der Mikroskala die Zellstrukturen für gegebenen Randbedingungen (z. B. lokale Scherung, Druck, und Temperatur und Viskosität) berechnet. Hierzu gibt es bereits verschiedene physikalische Modelle, auf die du zurückgreifen kannst.
Deine Aufgabenstellung:
Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen:
- Generierung von Randbedingungen für eine Testgeometrie
- Entwicklung und Implementierung eines physikalischen Mikroskalenmodells zur Beschreibung der Schaumstruktur
Für eine Masterarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen
- Aufbau einer Spritzgießsimulation in OpenFOAM (OpenInjMoldSim) und Generierung von Randbedingungen für das Mikroskalenmodell
- Implementierung eines physikalischen Mikroskalenmodells zur Beschreibung der Zellverteilung
- Validierung der Schaumstruktur im praktischen Versuch mittels Computertomographie
Dein Profil
- Technisches Studium (z. B. Maschinenbau, Informatik, CES)
- Grundlegende Kenntnisse im Programmieren
- Interesse an FEM-Simulationen
Melde dich, wenn du Interesse hast an einem grundlegend neuen Ansatz für die Schaumsimulation mitzuarbeiten. Ich freue mich auf deine Anfrage!
Dein Ansprechpartner:
Cemi E. Kahve, M.Sc. RWTH
Telefon: +49 241 80-96621
E-Mail: cemi.kahve@ikv.rwth-aachen.de