Studentische Arbeiten

Typ: Fachwissenschaftliche Projektarbeit

Gruppe: Biomaterialien

Aufgabenstellung

Die additive Fertigung hat sich in den vergangenen Jahren zu einer bedeutenden Technologie für die Herstellung von Kunststoffbauteilen entwickelt. Insbesondere das Polymer Polylactid (PLA) findet aufgrund seiner guten Verarbeitbarkeit, seiner biobasierten Herkunft und seiner vielseitigen Einsatzmöglichkeiten breite Anwendung im Fused-Layer-Modelling-(FLM)-Verfahren. Die mechanischen und thermischen Eigenschaften von PLA-Bauteilen werden maßgeblich durch ihre Kristallinität beeinflusst, welche wiederum von den gewählten Prozessparametern während des Druckvorgangs abhängt.

Zur Charakterisierung des kristallinen Anteils in additiv gefertigten PLA-Proben stellt die Röntgendiffraktometrie (X-Ray Diffraction, XRD) eine etablierte und leistungsfähige Analysemethode dar. Durch die Untersuchung der Diffraktionsmuster können Rückschlüsse auf die Kristallstruktur und den Kristallinitätsgrad des Werkstoffs gezogen werden.

Ziel der vorliegenden Projektarbeit ist die additive Fertigung von PLA-Probekörpern unter definierten Prozessbedingungen sowie die anschließende Untersuchung und Bewertung ihrer Kristallinität mittels Röntgendiffraktometrie. Dabei soll der Zusammenhang zwischen den Herstellungsparametern und dem resultierenden Kristallinitätsgrad analysiert werden.

Die Projektarbeit umfasst insbesondere:

• die Herstellung von PLA-Probekörpern mittels additiver Fertigung (FLM-Verfahren) 

• die Auswahl und Dokumentation geeigneter Druckparameter 

• die Durchführung von XRD-Messungen zur Bestimmung der Kristallstruktur 

• die Auswertung und Bewertung der Diffraktionsdaten hinsichtlich des Kristallinitätsgrades 

• die Analyse des Einflusses der Fertigungsparameter auf die Kristallinität 

• die Bewertung der Aussagekraft sowie der Grenzen der angewendeten Untersuchungsmethode 

Ziel ist es, ein besseres Verständnis über den Zusammenhang zwischen additiver Fertigung und Kristallinitätsentwicklung in PLA-Bauteilen zu gewinnen und die Eignung der XRD-Analyse zur Werkstoffcharakterisierung zu bewerten.

Kontaktperson: Steffen Sowka

Typ: Fachwissenschaftliche Projektarbeit oder Bachelorarbeit 

Gruppe: Leichtbaustrukturen 

Experimentelle Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von Klebverbindungen in Bambusfaserlaminaten

Nachhaltige Faserverbundwerkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe gewinnen im Leichtbau zunehmend an Bedeutung. Bambuslaminate stellen aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit eine vielversprechende Alternative zu konventionellen (Bau-)Werkstoffen dar. Für strukturelle Anwendungen ist jedoch ein grundlegendes Verständnis des mechanischen Verhaltens von Verbindungselementen erforderlich, insbesondere unter zyklischer Beanspruchung.

Im Rahmen dieser Arbeit soll das Ermüdungsverhalten von in Bambuslaminat eingeklebten Gewindestangen experimentell untersucht werden. Die Prüfkörper werden vorgefertigt bereitgestellt, sodass der Schwerpunkt der Arbeit auf der experimentellen Durchführung der Ermüdungsversuche sowie der Charakterisierung der Schädigung liegt. 

Zur Untersuchung des Einflusses des Klebstoffsystems werden zwei unterschiedliche Klebstoffe betrachtet: ein Epoxidharzsystem (EP) sowie ein Klebstoff auf Polyurethanbasis (PUR). Während der Versuche wird die Verschiebung mittels induktiver Wegaufnehmer erfasst.

Ein zentrales Element der Arbeit ist die Anwendung einer intermittierenden Prüfstrategie mittels Computertomographie (CT).

Die Arbeit umfasst insbesondere:

• Durchführung von Laststeigerungsversuchen und Einstufenversuchen zur Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens
• Intermittierende CT-Untersuchungen zur Identifikation und Analyse von Schädigungsmechanismen
• Mikrostrukturelle Analyse der Proben mittels Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie (REM)
• Auswertung und Diskussion der Ergebnisse hinsichtlich der Schädigungsevolution und des Einflusses des Klebstoffsystems

Kontaktperson: M.Sc. Alexander Delp

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