Schwerpunkt 36: Polymer-Engineering

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1 Schwerpunkt 36: Polymer-Engineering Werkstoffkunde (WK) INSTITUT FÜR ANGEWANDTE MATERIALIEN - WERKSTOFFKUNDE IAM-WK KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

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3 Kunststofferzeugung weltweit

4 Kunststoffverbrauch nach Anwendungsgebieten

5 Nutzung von Polymeren - Entwicklungstrends Automobil Leichtbau durch Faserverbundwerkstoffe Elektromobilität Energie Windkraft, Wellenkraft, Energiespeicher Medizintechnik Implantate, mikrostrukturierte Oberflächen Bau Wärmeschutz, selbstreinigende/ antifouling Oberflächen Elektrotechnik leitfähige Polymere (Displays, Touchscreens, Membranen)

6 SP 36: Polymer-Engineering (Elsner) VNr Kat Vorlesung Dozent SWS LP Sem Inst K Polymer-Engineering I Elsner 2 4 WS IAM-WK K Polymer-Engineering II Elsner 2 4 SS IAM-WK E Einführung in den Fahrzeugleichtbau Henning 2 4 WS FAST E Faserverbunde für den Leichtbau Henning 2 4 SS FAST E Konstruieren mit Polymerwerkstoffen Liedel 2 4 SS IAM-WK E Mechanik und Festigkeitslehre von Kunststoffen von Bernstorff 2 4 WS IAM-WK Empfohlene Wahlpflichtfächer: Systematische Werkstoffauswahl

7 Polymer-Engineering Werkstoffherstellung z. B. Legierungs- oder Polymerchemie Aufbereitungstechnik Werkstoffe, Verbundwerkstoffe, Werkstoffverbunde Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen Verarbeitung, Verfahrenstechnik Design, Bauteilkonstruktion Werkzeugtechnik Oberflächentechnik

8 Polymer-Engineering Fertigungstechnik, Logistik, Automation Wirtschaftlichkeit, Kosten (LCC) Qualitätsmanagement Produkt-Nutzung, Wartung, Reparatur, Lebensdauer Wieder-/Weiterverwertung, Entsorgung, Umwelt Ganzheitliche Bilanzierung, Life Cycle Engineering (LCE)

9 Polymer-Engineering I + II Ziel Das Polymer-Engineering schließt die Synthese, Werkstoffkunde, Verarbeitung, Konstruktion, Design, Werkzeugtechnik, Fertigungstechnik, Oberflächentechnik sowie die Wiederverwertung ein. Ziel ist es, Wissen und Fähigkeiten zu vermitteln, den Werkstoff Polymer anforderungsgerecht, ökonomisch und ökologisch einzusetzen. Teil I (WS): 1. Wirtschaftliche Bedeutung der Kunststoffe 2. Einführung in mechanische, chemische und elektrische Eigenschaften 3. Überblick der Verarbeitungsverfahren 4. Werkstoffkunde der Kunststoffe 5. Synthese

10 Polymer-Engineering I + II Teil II (SS): 1. Verarbeitungsverfahren von Polymeren 2. Bauteileigenschaften Anhand von praktischen Beispielen und Bauteilen 2.1 Werkstoffauswahl 2.2 Bauteilgestaltung, Design 2.3 Werkzeugtechnik 2.4 Verarbeitungs- und Fertigungstechnik 2.5 Oberflächentechnik 2.6 Nachhaltigkeit, Recycling Schaumstoffpartikel Labor-Spritzgussanlage

11 Einführung in den Fahrzeugleichtbau Dozent: Prof. Dr.-Ing. Frank Henning Einführung in die Thematik des automobilen Leichtbaus. Kennenlernen der gängigen Leichtbaustrategien und bauweisen sowie der verwendbaren Leichtbauwerkstoffe Inhalte Leichtbaustrategien und bauweisen Stoff-, Form-, Konzeptleichtbau, Multi-Material-Design Differential-, Integral-, Modulbauweise, Bionik Metallische Leichtbauwerkstoffe Stahl, Aluminium, Magnesium, Titan Grundlagen der Kunststoffe Thermoplaste, Duromere, Elastomere Mechanisches Verhalten, Versagensmechanismen Verarbeitungsverfahren Quelle: BMW AG. ATZ, Prof. Dr.-Ing. Frank Henning Lehrstuhl für Leichtbautechnologie

12 Faserverbunde für den Leichtbau Dozent: Prof. Dr.-Ing. Frank Henning Vermittlung grundlegender Kenntnisse aus dem spannenden Gebiet des Leichtbaus mit Faserverbundwerkstoffen (FVW) Inhalte Grundlagen und Halbzeuge der Faserverbundwerkstoffe Verarbeitung, Nachbearbeitung und Fügen von FVW Gestaltungsrichtlinien für FVW Prüfverfahren und Reparatur Recycling Prof. Dr.-Ing. Frank Henning Lehrstuhl für Leichtbautechnologie

13 Konstruieren mit Polymerwerkstoffen Dozent: Dipl.-Ing. Markus Liedel Das Konstruieren von Bauteilen aus Kunststoff ist in vielen Belangen viel schwieriger als das Konstruieren mit klassischen Konstruktionswerkstoffen, wie Stahl und Holz. Ursächlich dafür ist: das viskoelastische Verformungsverhalten, ein starker Einfluss von Zeit, Temperatur und Höhe der Belastung auf Kennwerte Einfluss der Verarbeitung auf Eigenschaften Ermittlung von Zeitstand-Schaubildern Ziel: Die Kunststofftechnik bietet speziell für Polymerwerkstoffe entwickelte Konstruktionsmethoden, um effizient Bauteile aus Kunststoff zu gestalten. Ziel ist es, diese Methoden zu verstehen und eigenständig anwenden zu können. Inhalt: 6. Konstruktionsregeln 1. Eigenschaften von Kunststoffen 7. Fehlerbeispiele 2. Verarbeitung von Thermoplasten 8. Fügen von Kunststoffteilen 3. Umwelteinflüsse 9. Simulationstools 4. Festigkeitsdimensionierung 10. Strukturschäume 5. Geometrische Auslegung 11. Entwicklungstrends Fallversuch mit Akkuschrauber Quelle: Walter Michaeli Quelle: Robert Bosch

14 Mechanik und Festigkeitslehre von Kunststoffen Dozent: Dr.-Ing. Bernd von Bernstorff (BASF) Morphologie von Kunststoffen: Ursprung der Zeitabhängigkeit der Materialeigenschaften Verformungsverhalten von Kunststoffen: Zeit/Temperatur Superpositionsprinzip Versagensmechanismen von Kunststoffen: Fließen, Crazing und Bruch, Versagenskriterien Materialgesetze für Kunststoffe: Mehrachsige zeitabhängige Belastungen, Festigkeitsberechnung Komplexe Belastungszustände: Stoßartige, dynamische Beanspruchungen, Zäh/ Spröd- Übergang, Faserverstärkte Kunststoffe : Verformungs- und Versagensverhalten von Verbundwerkstoffen,

15 SP 36: Polymer-Engineering (Elsner) Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!