Liebe Studierende,
möglicherweise befinden sich einige Ausschreibungen noch in der Vorbereitung. Initiative Anfragen können gerne an die wissenschaftlichen Mitarbeiter gerichtet werden, falls Sie hier keine passende Arbeit finden können.
Ermüdungsverhalten von additiv gefertigtem, wärmebehandeltem AISI 316L im VHCF-Bereich
Studienarbeit, Projektarbeit, Bachelorarbeit
Die additive Fertigung mittels pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen (PBF-LB/M) von AISI 316L ermöglicht die Herstellung designbefreiter Bauteile. Dieser Prozess induziert neben einer hierarchisch entstehenden, einzigartigen Mikrostruktur jedoch auch hohe makroskopische Eigenspannungen, die über Wärmebehandlungen reduziert werden müssen. Im Rahmen dieser experimentellen Arbeit soll das Ermüdungsverhalten eines hochtemperaturbehandelten PBF-LB/M AISI 316L im VHCF-Regime untersucht werden. Hierzu sollen Versuche an einer Ultraschallermüdungsanlage durchgeführt und der Einfluss der Wärmebehandlung bewertet werden.
Ansprechpartner: David Chodorowski
Schädigungsanalyse von verschieden beanspruchten Proben aus PBF-LB/M gefertigtem AISI 316L
Studienarbeit
Das pulverbettbasierte Laser-Strahlschmelzen (PBF-LB/M) ermöglicht die Herstellung topologieoptimierter Bauteile mit komplexen Geometrien. Diese führen zu gradientenbehafteten Beanspruchungszuständen mit Anteilen von Zug-/Druck-, Biegungs-, und Torsions-spannungen. Zur Untersuchung des Einflusses derartiger Beanspruchungszustände auf das Schädigungsverhalten sollen die Bruchflächen von Proben aus PBF-LB/M- gefertigtem AISI 316L, welche in Ermüdungsversuchen mit unterschiedlichen Anteilen an Zug-/Druck-, Biegung und/oder Torsion belastet wurden, untersucht und kategorisiert werden. Herbei ist anschließend zu analysieren, inwiefern Beanspruchungszustand und Schädigungsvorgang miteinander in Verbindung stehen.
Ansprechpartner: Paula Rahm
Entwicklung einer dynamischen Spannvorrichtung und Sonotroden für einen ultraschallschweißprozess Luftfahrtrelevanter Materialien
Studienarbeit
Vor dem Hintergrund des Trends zu thermoplastischen Matrixsystemen in der Luftfahrt und dem steigenden Interesse am Ultraschallschweißen sollen kontinuierlich geschweißte Verbundwerkstoffe unterschiedlicher Materialsysteme untersucht werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Auslegung einer verfahrbaren Einspannvorrichtung, die sich während des Schweißprozesses synchron mitbewegt. Dies soll die kontinuierliche Ultraschallverschweißung von Faserverbundbauteilen ermöglichen. Zu den Kernaufgaben gehören die Literaturrecherche, eine Konzepterstellung, die Auslegungen der Führungskinematik sowie der Sonotroden.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Ultraschallschweißen von Thermoplast und Duroplast mit erweiterter Prozessüberwachung
Masterarbeit
Ziel ist die experimentelle Untersuchung der Ultraschallverschweißung von luftfahrtrelevanten Thermoplasten mit Duroplasten mit unterschiedlichen Energierichtern und Flash Traps. Ein zentraler Bestandteil der Arbeit ist dabei die Nutzung einer erweiterten Prozessüberwachung. Die Kernaufgaben umfassen eine Literaturrecherche und die systematische Durchführung der Schweißversuche sowie die Analyse der dabei generierten Prozessdaten.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Ultraschallmetallschweißen von elektrischen Verbindungen unter Variation von Oberflächenzuständen und Umgebungsatmosphären
Masterarbeit
Der steigende Bedarf an leistungsfähigen elektrischen Verbindungen im modernen Fahrzeugbau treibt die Weiterentwicklung des Ultraschallmetallschweißens an. Ziel dieser Masterarbeit ist die experimentelle Untersuchung des Ultraschallschweißens von elektrischen Kontakten unter Variation der Oberflächenzustände und Umgebungsatmosphären. Zu den Kernaufgaben gehören die systematische Versuchsdurchführung in gezielt modifizierten Prozessumgebungen sowie die anschließende mechanische und elektrische Charakterisierung der Schweißverbindungen.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Untersuchung des Murakami-Endo-Parameters √area zur Bewertung der Ermüdungsfestigkeit von Sonotroden
Masterarbeit
Hochbeanspruchte Sonotroden in der Ultraschalltechnik operieren tief im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen (VHCF), wo Materialversagen primär durch mikroskopische interne Defekte bestimmt wird. Ziel dieser Arbeit ist die Anwendung und Validierung des empirischen Modells von Murakami und Endo, das die Ermüdungsgrenze direkt mit der Werkstoffhärte und der Defektgröße √area verknüpft. Zu den Kernaufgaben gehören die digitale Vermessung realer Werkstoffdefekte an Bruchflächen, die statistische Auswertung zur Defektgrößenabschätzung sowie der Abgleich der berechneten Festigkeitsgrenzen mit experimentellen VHCF-Daten aus Ultraschallprüfständen.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Simulation des thermomechanischen Deformationsverhaltens faserverstärkter Polymere unter dynamischer Belastung
Masterarbeit
Das dynamische Deformationsverhalten faserverstärkter Polymere wird durch die komplexe Interaktion zwischen Faser und Matrix beeinflusst. Ziel dieser Arbeit ist die simulationsgestützte Untersuchung der fasernahen Grenzbereiche unter dynamischen Beanspruchungen. Dabei werden der Faservolumengehalt sowie die Materialeigenschaften in den Modellen systematisch variiert. Zu den Kernaufgaben gehören die Modellbildung, die Durchführung der dynamischen Simulationen sowie die gezielte Auswertung der lokalen Temperaturentwicklung und der daraus resultierenden Materialerweichung.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Sonotroden & Kavitätsentwicklung zur ultraschallbasierten Herstellung von Faser-Matrix-Interphasen-Probekörpern
Bachelorarbeit, Studienarbeit, Projektarbeit
Mittels Ultraschallschweißen lassen sich hoch performante Werkstoffverbunde realisieren, die bspw. zukünftig in der Luftfahrt eingesetzt werden könnten. Von besonderem Interesse ist hierbei die Ausbildung der Interphase zwischen Faser und Matrix zur Lastübertragung. Innerhalb dieser konstruktiven Arbeit soll eine Sonotrode (Schweißwerkzeug) und Kavität entwickelt werden, um generische Probekörper mittels Leistungsultraschall herstellen zu können (siehe Abbildung). Zunächst wird ein Anforderungskatalog erstellt. Anschließend folgt die Umsetzung der Vorrichtung mittels CAD und FEM-Tools und eine erste Erprobung.
Ansprechpartner: Stefan Buchalik-Bopp
Heißkleben und Ultraschallschweißen von hochgefülltem Graphit-PPS für den Einsatz in Wärmeübertragern
Projektarbeit, Bachelorarbeit
Hochgefülltes Graphit-Polyphenylensulfid (PPS) besitzt eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit und ist damit für Wärmeübertrager sowie das thermische Management in Elektronik, Mobilität und Maschinenbau besonders relevant. Das Fügen ist anspruchsvoll, vor allem aufgrund der Sprödigkeit und der geringen Oberflächenenergie von PPS. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines belastbaren Prozessfensters für das Heißkleben und Ultraschallschweißen sowie die mechanische und mikrostrukturelle Bewertung der Fügezone mit Blick auf wärmeübertragernahe Anwendungen. Die Arbeit wird in Kooperation der Lehrstühle WKK und LRF betreut. Damit erhalten Sie kombinierte Einblicke in Verfahrenstechnik und Werkstoffkunde! Die Arbeit ist stark praxisorientiert und findet überwiegend im Labor statt.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang, Simon Ettmüller
Charakterisierung der elektrischen und magnetischen Werkstoffeigenschaften während der Hochfrequenz-Ermüdung von WAAM-gefertigten CrNi-Stählen
Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit
Neben der Topologieoptimierung ermöglicht die Additive Fertigung eine gezielte Einstellung der Material-zusammensetzung und somit der -eigenschaften. Die Kenntnis des entsprechenden Zusammenhangs ist somit für die Herstellung dieser Strukturen erforderlich. Als Grundlage zur Konstruktion solcher gradierten Strukturen sollen die magnetischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften von additiv gefertigten Proben aus 316L und 17-4PH in Abhängigkeit der Aufbaurichtung bestimmt werden. Zudem ist die lokale Veränderung der Eigenschaften während der zyklischen Beanspruchung in unterbrochenen Versuchen zu analysieren. Diese Erkenntnisse dienen anschließend als Basis zur Fertigung gradierter Strukturen.
Ansprechpartner: Marc Alexander Hoffmann
Grenzflächen in Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden
Master- oder Diplomarbeit
Viele Eigenschaften von Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden werden durch die Grenzflächen zwischen den einzelnen Materialien bestimmt. Ihm Rahmen dieser Abschlussarbeit sollensollen die Grenzflächen ultraschallgeschweißter Werkstoffverbunde detailliert analysiert und mit Prozessparametern korreliert werden.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Frequenzabhängigkeit der plastischen Verformbarkeit beim Ultraschallschweißen von Metallen
Master- oder Diplomarbeit
Das Ultraschallschweißen stellt eine Innovative und vielversprechende Verbindungstechnik für hybride Werkstoffsysteme dar. Die Verbindung ungleicher Materialtypen ist für Hochleistungsstrukturen z.B. in der Elektronik oder der Luftfahrt interessant. Die plastische Verformbarkeit metallischer Fügepartner während des Prozesses ist eine Grundvoraussetzung für einen erfolgreichen Prozess und die Erzeugung robuster Schweißverbindungen. Im Rahmen dieser Arbeit soll daher die plastische Verformung metallsicher Werkstoffe beim Ultraschallschweißprozess in der Abhängigkeit der Arbeitsfrequenz untersucht werden.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Auslegung von Ultraschallschweißsonotroden
Bachelorarbeit oder Studienarbeit für Masterstudenten
Sonotroden sind Werkzeuge die bei ultraschallunterstützten Prozessen, wie dem Ultraschallschweißen, die Schwingung in die Bauteile übertragen. Dafür muss die Sonotrode akustisch so ausgelegt werden, dass die Eigenfrequenzen mit denen des restlichen Systems übereinstimmen. Die Auslegung ist abhängig von der Geometrie der Sonotrode und des eingesetzten Werkstoffs vergleichsweise komplex und wird typischerweise mittels Finite Elemente Simulation durchgeführt.
In dieser Arbeit sollen Ultraschallschweißsonotroden mittels CAD und FEM ausgelegt werden, die ich in der Geometrie und dem eingesetzten Werkstoffen unterscheiden.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang
Ultraschallgeschweißte Glas/Metall-Verbunde - Grenzflächenausbildung
Master- oder Diplomarbeit
Das Ultraschallschweißen ist eine schnelle Methode zum Verbinden verschiedener Materialien. Spröde Werkstoffe wie Glas sind anspruchsvolle, aber wünschenswerte Fügepartner. Insbesondere das Verständnis von Glas als Fügepartner ist interessant, da es sich nicht wirklich um einen festen Werkstoff, sondern um eine unterkühlte Schmelze handelt. In dieser Arbeit werden Experimente zum Fügen von Metall und Glas durchgeführt, das schon vor Jahrzehnten im Mittelpunkt der Forschung am WKK stand, wobei hier der Schwerpunkt auf der Grenzflächenbildung liegt.
Ansprechpartner: Moritz Liesegang