Student Works

Typ: Bachelor-/Masterarbeit
Gruppe: Leichtbaustrukturen

Titanaluminide (TiAl) sind leichte intermetallische Hochtemperaturwerkstoffe mit hoher spezifischer Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Die Einsatzzuverlässigkeit und Lebensdauer additiv gefertigter Bauteile wird jedoch stark von Fertigungsdefekten (z. B. Poren, Bindefehlern, Tunnelkavitäten) sowie der Mikrostruktur beeinflusst.

Der Schwerpunkt dieser Studienarbeit liegt auf der experimentellen Erfassung und Bewertung solcher Defekte unter realitätsnahen Bedingungen. Das umfasst u. a.:

• Computertomografie (CT) und Fraktografie zur 3D-Defektcharakterisierung (Größe, Morphologie, Randabstand) 

• Mechanische Charakterisierung; quasistatische Zugversuche; Ermüdungsversuche bei RT, ggf. HT.

• Rissfortschrittsuntersuchungen; Risslängenüberwachung und quantitative Beschreibung der Rissfortschrittsgeschwindigkeit.

• Korrelation der mittels CT ermittelten Defekte, Lebensdauer und (vom Projektpartner) im PBF-EB-Prozess ermittelten Auffälligkeiten zur Ableitung erster Qualitätsindikatoren für PBF-EB-TiAl-Bauteile.

Kontaktperson: M.Sc. Niklas Kloos

Type:  Master's thesis

Groupe: Lightweight Structures

Aluminum–silicon cast alloys are widely used in lightweight structures for automotive and aerospace applications due to their high strength-to-weight ratio and castability. However, their long-term performance is strongly influenced by casting defects (such as pores and oxides), microstructural heterogeneities, and environmental conditions (humidity, temperature). To ensure reliable service life prediction, these factors must be systematically investigated under realistic loading scenarios.

This thesis project focuses on the experimental investigation of fatigue damage mechanisms in cast Al-Si alloys under high-cycle (HCF) and very-high-cycle (VHCF) fatigue loading. The work will include:

• Preparation and testing of alloy specimens under defined environmental and loading conditions.
• Use of in-situ monitoring techniques (hysteresis analysis, thermography, potential drop methods).
• Computed tomography (CT) for 3D defect and crack characterization.
• Correlation of experimental results with microstructural features and defect populations.

The results will provide valuable input for mechanism-based life prediction models and contribute to the development of more reliable lightweight structures.

Contact Person: Dr. Sudip Kundu, PhD

Typ: Initiativbewerbungen für Projekt‐/ Bachelor‐/ Masterarbeiten

Gruppe: Prozesskontrolle

Zur Herstellung von Stahlkomponenten für die Automobil‐, Luftfahrt‐, Energie‐ und Offshore‐Industrie werden zahlreiche trennenden, umformende und fügende Fertigungsverfahren eingesetzt, die die Lebensdauer der Komponenten unter Betriebsbeanspruchungen signifikant beeinflussen. In den studentischen Arbeiten der Gruppe Stähle werden der Einfluss der Fertigungsverfahren unter Einsatz kombinierter In‐Prozess‐Messtechnik untersucht, die zugrundeliegenden mikrostrukturellen Eigenschaften charakterisiert und mit dem mechanismenbasierten Ermüdungsverhalten unter realitätsnahen Beanspruchungen korreliert.

Die Arbeiten umfassen grundsätzlich die Durchführung experimenteller Untersuchungen an elektromechanischen, servohydraulischen und elektromagnetischen Prüfmaschinen und die Anwendung mechanischer, thermometrischer, elektrischer, magnetischer, optischer und elektrochemische Messsysteme. Für die mikrostrukturellen und analytischen Untersuchungen werden Licht‐ und Elektronenmikroskopie sowie Röntgendiffraktometrie eingesetzt.

Kontaktperson: M.Sc. Lars Andree Lingnau

Typ: Projekt-/Bachelor-/Masterarbeit

Gruppe: Leichtbaustrukturen

Leichtbaustrukturen können auf monolithischen Werkstoffen, als auch hybriden Werkstoffkombinationen basieren. Die dabei eingesetzten Werkstoffe weisen ein komplexes maßgeschneidertes Materialverhalten auf, das mit einem erhöhten Aufwand bei der Bauteilauslegung und Lebensdauervorhersage einhergeht. In den studentischen Arbeiten der Gruppe Leichtbaustrukturen steht die Realisierung von Versuchsaufbauten für eine mechanismenbasierte Charakterisierung der Leistungsfähigkeit und Lebensdauer verschiedenster Werkstoffsysteme im Fokus. Mögliche Themen umfassen Leichtmetalllegierungen, hochfeste faserverstärkte Kunststoffe, Hybridsysteme aus bspw. Aluminium und CFK, sowie nachhaltige cellulosebasierte Werkstoffe und Holz. Das Versuchsspektrum erstreckt sich von analytischer Technik, wie in situ Computertomographie, über Ermüdungsexperimente im LCF- bis VHCF-Bereich mit Überlagerung verschiedenster anwendungsorientierter Einflüsse, wie bspw. korrosiver Medien und Hochgeschwindigkeits-/Impactprüfung.

Kontaktperson: M.Sc. Selim Mrzljak

Typ: Masterarbeit

Gruppe: Biomaterialien

Die direkte Wiederverwertung von Aluminiumspänen durch Strangpressen hat im Gegensatz zu den konventionellen, wiederaufschmelzenden Recyclingverfahren erhebliche Vorteile in Bezug auf die Energiebilanz. Während die quasistatischen Eigenschaften solcher Profile mit konventionell hergestellten Profilen vergleichbar sind, ergeben sich in Bezug auf zyklische Eigenschaften deutliche Abweichungen. Ein wichtiges Kriterium ist in diesem Kontext die Ausprägung der Schweißnähte zwischen den Spänen.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen auf Basis von Mikrostrukturaufnahmen Aussagen über die Verteilung der Späne im späteren Strangpressprofil getroffen werden. Hierauf aufbauend soll dann ein Werkstoffmodell erarbeitet werden, mit dessen Hilfe eine Aussage über die zu erwartenden quasistatischen und zyklischen Eigenschaften für verschiedene Prozessparameter und damit Spanverteilungen ermöglicht wird. Die Ergebnisse sollen abschließend durch Zug- und Ermüdungsversuche validiert werden.

Kontaktperson: M.Sc. Alexander Koch

Typ: Masterarbeit

Gruppe: Biomaterialien

Ein operativer Eingriff ist immer ein Risiko für die Patient:innen und bindet medizinisches Fachpersonal und damit auch Kosten. Bioresorbierbare Knochenschrauben mit definiertem Korrosionsverhalten sollen zukünftig die Anzahl notwendiger Operationen verringern, da nach dem Heilungsprozess eine zusätzliche Operation zur Entnahme des Implantats entfällt. Die geringe Korrosionsbeständigkeit von Magnesium kann in dieser Anwendung zum Vorteil genutzt werden, da die Implantate nach der Funktionsphase vollständig degradieren.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine optischer Messmethodik für in-situ Korrosionsermüdungsverusche entwickelt werden. Die Ergebnisse werden mit taktilen Extensometern verglichen. Deine Ergebnisse sollen dazu beitragen den messtechnischen Aufwand zu reduzieren und dabei die Qualität des Messmethoden zu verbessern.

Kontaktperson: M.Sc. Steffen Sowka