Studien-/ Bachelorarbeit. FEM Untersuchungen an Elastomermaterialien unter Stoßbeanspruchung. Aufgabenbeschreibung

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1 FEM Untersuchungen an Elastomermaterialien unter Stoßbeanspruchung Studien-/ Bachelorarbeit Die Elastomere unterscheiden sich sehr deutlich von anderen Werkstoffen mit linear elastischem Verhalten. Die Finite Elemente Methode wird immer öfter zur Berechnung der Eigenschaften von Bauteilen und zur Simulation physikalischer Modelle eingesetzt. Das Verfahren erlaubt die Berechnung von Kräften, die bei Strukturveränderungen auftreten., wie z.b. die Stoßbelastung beim Crash. Im Rahmen dieser Studien-/Bachelorarbeit wird ein Elastomerbauteil mit Hilfe der FEM-Methode unter Stoßbeanspruchung.charakterisiert. Arbeitsschritte Literaturrecherche: Berechnungsmodelle und Simulationssoftware für Elastomere Allg. Beschreibung des Stoßverhalten mittels FE-Methode CAD-Konstruktion des Models FEM-Analyse des Elastomersmodels unter Stoßbelastung bei verschiedenen Parametern Bewertung der Ergebnisse Zusammenfassung und Darstellung der Ergebnissen Bei Interesse oder weiteren Fragen wenden Sie sich bitte an: Dipl.-Ing. A. Söver Tel (Zimmer: R II 370)

2 Entwicklung einer Qualitäts-und Prüfsoftware für Polymerschaum-Sandwich mittels digitaler Bildverarbeitung und LabView Diplomarbeit/Masterarbeit Steigende Energiepreise und limitierte Rohstoffvorräte stellen die Automobilindustrie und andere Wirtschaftszweige vor ständig steigende Anforderungen. Komfort- und Sicherheitsansprüche steigen kontinuierlich, der Energieverbrauch soll aber gesenkt werden, so z.b. durch Leichtbaulösungen mit dem Einsatz innovativer Werkstoffe, die aufgrund der Rücknahmeverpflichtungen recyclebar sein sollten. Gerade im Automobilbereich können derartige Produktinnovationen nur mit entsprechender Qualitätsprüfung und sicherung kommerziell umgesetzt werden. Die Idee besteht darin, z.b. mit Labview einen Algorithmus zu entwickeln, der die Strukturen automatisch auswertet, definierte Parameter prüft und Fehler darstellt. Die Ziele bestehen dabei darin, über entsprechende Algorithmen mit z.b. LabView und der digitalen Bildverarbeitung, mit Klassifizierungen, Filtern und Methoden z.b. automatisch Fehleranteile zu berechnen und möglichst auf den Fertigungsprozess rückzusteuern. Es sollen Ansätze zur Automatisierung aufgezeigt werden. Polypropylen-Schaumstruktur Literaturrecherche zu Herstellungsverfahren, technologischen Eigenschaften und Grenzen sowie Simulations-und Berechnungsver-fahren und Anwendungsmöglichkeiten Ermittlung relevanter Parameter (Fehler-arten, Fehlerentstehung, Fehlerdefinition) Erarbeitung relevanter Bildverarbeitungsverfahren und technologiensowie Merkmalsextraktion und Klassifikation Beschreibung der passenden Hardware und Softwareanforderungen, Programmierung Ergebnisdarstellung: schriftliche Dokumen-tation Software-Entwicklungssystem LabVIEW und die AMC Analytik und Messtechnik GmbH Bei Interesse wenden Sie sich bitte an: Dipl.-Ing. (FH) Jan Koltermann Tel (Zimmer: R II 370 links)

3 Konstruktion einer Sprühdüse zum Dosieren von Flüssigkeiten in Kunststoffschmelzen Diplomarbeit/Masterarbeit Die Herstellung von geschäumten Kunststoffen wird in vielen Bereichen sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gesichtspunkten immer wichtiger. Dies stellt neben den verfahrenstechnischen Gesichtspunkten auch entsprechende Anforderungen an den Maschinen- und Anlagenbau. Der Ansatz dieser Arbeit besteht darin, durch die Dosierung mittels einer speziellen Sprühdüse eine optimale Homogenisierung von Kunststoffschmelzen mit schwer mischbaren Flüssigkeiten/Gasen zu erreichen und diese theoretisch und praktisch mit Hilfe der Extrusion zu untersuchen. Die Ziele der Arbeit bestehen darin, mittels theoretischer Grundlagen sowie den gefundenen Parametern und Zusammenhängen eine derartige Düse zu konstruieren und diese ggf. anzufertigen und praktisch zu prüfen. Schema Extruder ZSK18 Quelle: Coperion W&P Literaturrecherche zu Grundlagen der Homogenisierung in der Extrusion sowie bereits existierender Verfahren Ermittlung relevanter Parameter und Eigenschaften für die Homogenisierung Konstruktion der Einsprühdüsemittels einer CAD-Software (CATIA, AUTOCAD, Autodesk Inventor oder anderen) Soweit möglich Herstellung der Düse im IfPund praktische Evaluierung Ergebnisdarstellung: schriftliche Dokumentation Ausschnitt aus Konstruktionszeichnung einer Einsprühdüse Dipl.-Ing. (FH) Jan Koltermann Tel (Zimmer: R II 370 links)

4 Untersuchungen zum Einsatz von Bambusfasern und -strukturen für technische Kunst- und Verbundwerkstoffe Diplomarbeit/Masterarbeit Zur Herstellung von Verbundwerkstoffen werden auch aus ökologischen Gesichtspunkten immer häufiger Naturfasern eingesetzt. Dabei kommen zur Verstärkung der Werkstoffe, neben den eher klassischen Fasern von Flachs und Hanf, auch immer öfter Kokos-, Sisalund Bambusfasern zum Einsatz. Diese sind aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften sowohl in der Automobil- als auch in der Textil- und Elektronikindustrie immer häufiger anzutreffen. Der Ansatz dieser Arbeit besteht darin, die Struktur und/oder Fasern von ausgewählten Bambusarten theoretisch und praktisch zu untersuchen und deren Verarbeitung, zusammen mit Polymeren, mit Hilfe des Extrusionsverfahrens zu untersuchen. Die Ziele der Arbeit bestehen darin, die gefundenen Parameter und Eigenschaften des Bambus bzw. der Bambusfasern für die Entwicklung technischer Kunst- und Verbundwerkstoffe und zur Herstellung technischer Produkte zu nutzen. Verschiedene Bambusrohre Quelle: CONBAM Literaturrecherche zu Bambusarten, Einsatz von Naturfasern, Verarbeitung von Fasern in der Extrusion Untersuchung und Ermittlung relevanter Parameter und Eigenschaften für ausgewählte Bambusstrukturen und -fasern Untersuchung der Verarbeitungseigen-schaften von Bambusfasern Prüfung ausgewählter mechanischer Parameter, z.b. Festigkeitseigenschaften Ergebnisdarstellung: schriftliche Dokumentation Mercedes E-Klasse: 50 Teile aus Naturfasern Gesamtanteil 32 kg Quelle: abaca-online Bambusquerschnitt, Quelle: CONBAM Dipl.-Ing. (FH) Jan Koltermann Tel (Zimmer: R II 370 links)

5 Erarbeitung eines Modells zur Simulation von bionischen Schaumstrukturen Diplomarbeit/Masterarbeit Die Natur zeigt uns unzählige Bauformen und Geometrien, die durch Evolutionsprozesse optimal für spezifische Anwendungsfälle entwickelt wurden. Diese Vorbilder in technische Anwendungen zu übertragen ist eine klassische Aufgabe der Bionik. Die Idee besteht darin, eine Struktur, z.b. von Knochen, Pflanzenhalmen oder Kieselalgen, in einem Modell zu simulieren. Diese Strukturen sollen in einem simulierten Schaumprozess definiert erzeugt werden, um verschiedene Parameter, wie z.b. Festigkeitseigenschaften vorhersagen zu können. Die Ziele bestehen darin, optimierte technische Schaumstrukturen für einen Extrusionsprozess zu finden, mit denen verschiedene technische (Substitutions-) Produkte hergestellt werden können, die unter umwelttechnischen Gesichts-punkten vielfältige Vorteile gegenüber vergleichbaren Standardprodukten besitzen. Beispiel einer Schaumstruktur (BASF) Literaturrecherche zu geeigneten Vorbildern und deren Eigenschaften in der Natur sowie existierenden technischen Schäumen Ermittlung relevanter Parameter und Abhängigkeiten für bestimmte gewünschte technische Eigenschaften Erarbeitung eines Simulationsmodells für die Schaumextrusion Simulation und Vergleich der Ergebnisse mit am Markt verfügbaren Schaumstrukturen Ergebnisdarstellung: schriftliche Dokumentation Querschnitt Schachtelhalm Bei Interesse wenden Sie sich bitte an: Dipl.-Ing. (FH) Jan Koltermann Tel (Zimmer: R II 370 links)

6 Charakterisierung des Eigenschaftspotentials für Papierbauteile ohne polymeren Binder Papier wird heute üblicherweise durch Ablegen einer Papierfasersuspension auf Sieben zunächst als Fläche hergestellt. In einem weiteren Schritt erfolgt die Entfeuchtung, wobei der hohe Feuchteanteil größtenteils durch die Siebe entweichen kann. Parallel zur Abnahme der so erzeugten flächigen Papierbahn erfolgt die Entziehung der Restfeuchte durch Trocknung. Über weitere Verarbeitungsschritte, d.h. z.b. Schäumen, Formen und Fügen können 3- dimensionale Strukturen aus Papier erzeugt werden. Hierbei lassen die Vielzahl der Arbeitsgänge das Endprodukt einerseits kostenintensiv erscheinen. Andererseits ist auch das Einsatzspektrum von Papier hierdurch bedingt begrenzt. Jedoch können mit der hier vorgestellten Entwicklung eines neuartigen Schneckenverarbeitungsverfahrens geometrisch komplexe Strukturen aus Papier in einem Schuss erzeugt werden, die dem mittleren Beanspruchungsbereich zuzuordnen sind. Studienarbeit Ziel der Arbeit ist die Beschreibung der mechanischen Eigenschafen (Zug-, Schlag-, Druck-, und Biegefestigkeit) und der daraus resultierenden technischen Anwendung von Papierbauteile ohne polymeren Binder. Einarbeitung in die Thematik der Verfahrenstechnik zur Herstellung von geometrisch komplexen Papierbauteilen in einem Schuss Fertigung von Prüfkörpern mittels Spritztechnik Durchführung der Zug- Schlag-, Druck-, und Biegeversuchen Charakterisierung des mechanischen Eigenschaftspotentials Ergebnisdarstellung: schriftlich Dokumentation in Berichtform Dipl.-Ing. Oliver Hecht(FH) 0375 / E- Oliver.Hecht@fhzwickau.de REM-Aufnahme ECF Faser

7 Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften von Polyolen und Biopolymeren Die Rheologischen Eigenschaften, also die Fließeigenschaften von Kunststoffen, Polyolen oder Biopolymeren sind stark abhängig von der Restfeuchte in den Proben und den verarbeitungsparametern. Für das Spritzgießen sind aber die Fließeigenschaften der Granulate in Abhängigkeit der Verarbeitungsparameter von Bedeutung. Die Aufgabe besteht darin die Viskosität verschiedener Polyole und Biopolymere in Abhängigkeit der Restfeuchte mit verschiedenen Messsystemen zu bestimmen. Insbesondere im Spritzgiessprozess mittels Fließspirale. Studienarbeit / Bachelorarbeit Rheometer Literaturrecherche Aufstellen eines Versuchsplanes Experimentelle Durchführung von Versuchen am Rheometer, MFI Gerät Experimentelle Durchführung von Versuchen an der Spritzgießmaschine Analyse der ermittelten Ergebnisse und Vergleich mit Polymeren Ergebnisdarstellung: schriftliche Dokumentation Fließspirale Prof. Dr. Ing. Lars Frormann Dipl.-Ing. Philipp Hammer philipp.hammer@fh-zwickau.de Tel (Zimmer: R II 370)

8 Entwicklung eines antistatischen bzw. leitfähigen Papiergranulates für den Einsatz in Spritzgießmaschinen Studien-/ Diplom-/ Bachelorarbeit Neben Kunststoffen ist Papier der am meisten verwendete Rohstoff zur Verpackungsherstellung. Seine gute Verarbeitbarkeit geknüpft mit biologischer Abbaubarkeit und Rezyklierbarkeit macht es unter den derzeitigen umwelttechnischen Gesichtspunkten zu einen vielseitigen Rohstoff, dessen Einsatzbereich bislang bei weitem nicht ausgeschöpft ist. Ziel dieser Arbeit ist es, ein Papiergranulat zu entwickeln, das für den Einsatz in Spritzgießmaschinen geeignet ist. Hierbei ist zuerst ein Grundgranulat zu generieren, welches mit verschiedenen Zuschlägen für den jeweiligen Anwendungsfall zu modifizieren ist. Von besonderen Interesse ist in diesem Fall die elektrische Leitfähigkeit, welche durch den Zusatz von Kohlenstoff, Metallpulvern oder ähnlichen Materialien mit Ladungsträgern gewährleistet werden soll. Die spezifischen Widerstände sollten dabei den KΩ Bereich erreichen. Einarbeitung in die Thematik der Granulatherstellung Auswahl und Charakterisierung verwendbarer Stoffe Voruntersuchungen ausgewählter Materialien Herstellung eines Primärgranulates Untersuchungen der Granulateigenschaften Optimierung der Zusammensetzungen und der Prozessparameter Ergebnisdarstellung: schriftliche Dokumentation in Berichtsform Granulat zum Spritzgießen Dipl.-Ing. (FH) Mario Eschner Tel (1073) (Raum: R 313)