Entwicklung eines Simulationsmodells zur Vorhersage des Erwärmungsverhaltens thermoplastischer Kunststoffe im Ultraschallschweißprozess

Deine Arbeit ermöglicht eine frühzeitige Aussage über die Schweißbarkeit neuer Bauteilstrukturen und widmet sich somit einem der dringendsten und komplexesten Fragestellung in der Fügetechnik.

Berechneter Wechselspannungsverlauf | Bild: IKV

Ultraschallschweißen von Kunststoffen
Die Ultraschalltechnologie ist vielseitig einsetzbar und kann nicht nur zur Diagnostik in der Medizintechnik, sondern auch zum Schweißen von verschiedensten Werkstoffen eingesetzt werden. In der kunststoffverarbeitenden Industrie zählt das Ultraschallschweißen nicht zuletzt aufgrund äußerst kurzer Schweißzeiten von unter einer Sekunde und der hohen Energieeffizienz zu den etablierten Serienverfahren mit hervorragenden Zukunftsaussichten. Allerdings ist das Erwärmungsverhalten sehr komplex und die fügegerechte Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen bedarf aktuell einem enormen Maß an Erfahrungswissen und ist oftmals mit einer Vielzahl an kostenintensiven Iterationsschleifen verbunden.

Um die Nachteile des Verfahrens auszugleichen und das Prozessverständnis zu steigern wird am IKV ein Simulationsmodell zur Vorhersage des Erwärmungsverhaltens von thermoplastischen Kunststoffen im Ultraschallschweißprozess aufgebaut, das eine frühzeitig Aussage über die Schweißbarkeit neu entwickelter Bauteile erlaubt.

Ziel Deiner Arbeit wird es sein, ein entsprechendes thermomechanisches Simulationsmodell zu entwickeln, das in guter Näherung zum realen Prozess die Erwärmungs-mechanismen beim Ultraschallschweißen von Kunststoffen abbildet. Da ein Simulationsmodell nur so gut ist, wie die verwendeten Eingangsdaten, wird es darüber hinaus deine Aufgabe sein, die benötigten Materialdaten für ein amorphes und ein teilkristallines Material durch entsprechende Werkstoffprüfungen zu ermitteln. Somit besteht deine Arbeit sowohl aus einem simulativen als auch einem praktischen Teil.

Wenn ich dein Interesse geweckt haben sollte, melde Dich einfach bei mir.

Ansprechpartner
Max Weihermüller, M.Sc.
Telefon: +49 241 80- 28363
E-Mail: max.weihermueller@ikv.rwth-aachen.de