Studentische Arbeiten

Typ: Fachwissenschaftliche Projektarbeit

Gruppe: Prozesskontrolle

Korrosion stellt einen zentralen Schädigungsmechanismus metallischer Werkstoffe dar und beeinflusst maßgeblich deren Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Einsatzgrenzen. Insbesondere niedriglegierte Stähle zeigen in wässrigen Medien ein komplexes, zeitabhängiges Korrosionsverhalten, das durch elektrochemische Prozesse, Transportvorgänge und die Bildung von Korrosionsprodukten bestimmt wird. Für eine belastbare Bewertung der Korrosionsbeständigkeit ist daher eine systematische experimentelle Erfassung der zeitlichen Entwicklung der Korrosionsrate erforderlich.

Diese Projektarbeit fokussiert sich auf die elektrochemische Charakterisierung des Korrosionsverhaltens niedriglegierter Stähle mittels potentiodynamischer Polarisationsmessungen (PDP). Ziel ist die quantitative Bestimmung der zeitabhängigen Korrosionsrate sowie die Validierung der elektrochemisch ermittelten Daten durch Massenverlustmessungen. Dabei sollen unterschiedliche Expositionszeiten systematisch variiert und deren Einfluss auf die Korrosionskinetik analysiert werden.

Die Arbeit umfasst:

• Durchführung von Tauchversuchen an niedriglegierten Stahlproben unter definierten, reproduzierbaren Umgebungsbedingungen.
• Zeitaufgelöste Bestimmung der Korrosionsrate mittels potentiodynamischer Polarisationsmessungen (PDP).
• Gravimetrische Erfassung des Massenverlustes zur Validierung der elektrochemisch bestimmten Korrosionsraten.
• Analyse der zeitlichen Veränderung der Korrosionskinetik und Bewertung der Übereinstimmung zwischen elektrochemischen und gravimetrischen Methoden.
• Kritische Diskussion der Messunsicherheiten, methodischen Grenzen und der Übertragbarkeit der Ergebnisse auf praxisrelevante Korrosionsszenarien.

Kontaktperson: M.Sc. Ramon Helwing

Typ: Fachwissenschaftliche Projektarbeit

Gruppe: Prozesskontrolle

Korrosion stellt einen der wichtigsten Schädigungsmechanismen metallischer Werkstoffe dar und beeinflusst maßgeblich deren Lebensdauer, Zuverlässigkeit und Einsatzgrenzen. Insbesondere Umweltbedingungen wie Feuchte, Temperatur und chemische Zusammensetzung des Mediums bestimmen Art, Geschwindigkeit und Mechanismus der Korrosion. Für eine fundierte Bewertung der Werkstoffbeständigkeit ist daher eine systematische experimentelle Untersuchung der Korrosionsprozesse und der entstehenden Korrosionsprodukte erforderlich.

Diese Abschlussarbeit fokussiert sich auf die gezielte Erzeugung von Korrosionsschäden an metallischen Proben sowie auf die detaillierte qualitative und quantitative Charakterisierung der gebildeten Korrosionsprodukte. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der laborbasierten Differenzierung der Phasen und Verbindungen mittels Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR) und Röntgendiffraktometrie (XRD). Ziel ist es, die Zusammensetzung, den relativen Anteil und den Schichtaufbau der Korrosionsprodukte systematisch zu erfassen. Die Arbeit umfasst:

• Gezielte Korrosion von Proben unter kontrollierten Umwelt- und Expositionsbedingungen.
• Qualitative und quantitative Phasenanalyse der Korrosionsprodukte mittels FTIR und XRD.
• Untersuchung des Aufbaus, der Morphologie und der Schichtdicke der Korrosionsschichten.
• Korrelation der experimentellen Ergebnisse mit den vorliegenden Korrosionszustand.

Kontaktperson: M.Sc. Ramon Helwing

Typ:  Masterarbeit

Gruppe: Leichtbaustrukturen

Diese Abschlussarbeit wird ausschließlich in englischer Sprache betreut.

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.

Kontaktperson: 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 trennende, 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 elektrochemischer Messsysteme. Für die mikrostrukturellen und analytischen Untersuchungen werden Licht‐ und Elektronenmikroskopie sowie Röntgendiffraktometrie eingesetzt.

Kontaktperson: M.Sc. Lars Andree Lingnau

Typ: Fachwissenschaftliche Projektarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit

Gruppe: Leichtbaustrukturen

Die additive Fertigung eröffnet neue Möglichkeiten zur Herstellung komplexer Gitterstrukturen mit hoher spezifischer Steifigkeit und Festigkeit. Insbesondere metallische, additiv gefertigte Gitterstrukturen finden Anwendung in Leichtbau, Energieabsorption und funktionsintegrierten Bauteilen. Aufgrund des schichtweisen Fertigungsprozesses entstehen charakteristische Mikrostrukturen, Oberflächenrauheiten, Defekte und Anisotropien, die das mechanische Verhalten maßgeblich beeinflussen. Für eine zuverlässige Auslegung solcher Strukturen ist daher eine systematische experimentelle Untersuchung des mechanischen Verhaltens erforderlich.

Diese Arbeit fokussiert sich auf die Fertigung und experimentelle Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens additiv gefertigter Gitterstrukturen unter zyklischer mechanischer Beanspruchung aus dem austenitischen Edelstahl 316L. Ziel ist es, das Schädigungs- und Versagensverhalten in Abhängigkeit von Gittergeometrie und relativer Dichte zu analysieren und zu bewerten. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Identifikation von Rissinitiierungsmechanismen, der Schadensakkumulation innerhalb der Streben sowie der Ableitung charakteristischer Lebensdauerkennwerte. Die Arbeit kann je nach Art der Abschlussarbeit folgende Aufgaben umfassen:

• Herstellung additiv gefertigter Gitterproben mit definierten Geometrie- und Prozessparametern.

• Zerstörungsfreie Untersuchung innerer Defekte (CT) und der Oberflächenrauheit mittels (CLSM).

• Durchführung quasistatischer und zyklischer Versuche unter definierten Lastamplituden und Spannungsverhältnissen mit applizierter Messtechnik.

• Ermittlung von Wöhlerlinien sowie Bestimmung charakteristischer Werkstoffkennwerte.

• Analyse des Schädigungs- und Bruchverhaltens mittels geeigneter Charakterisierungsmethoden (z. B. Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Computertomographie).

• Korrelation der experimentellen Ergebnisse mit geometrischen Kennwerten, relativer Dichte sowie fertigungsbedingten Defekten und Oberflächeneigenschaften.

Ziel der Arbeit ist es, ein vertieftes Verständnis der maßgeblichen Einflussfaktoren auf das Ermüdungsverhalten additiv gefertigter Gitterstrukturen zu entwickeln und eine Grundlage für deren simulationsgestützte Auslegung und werkstoffgerechte Optimierung zu schaffen.

Kontaktperson: Peter Karentzopoulos