Master- oder Diplomarbeit »Entwicklung eines numerischen Modells für die Berechnung des Schädigungsverhaltens von Sandwichstrukturen mit thermoplastischem Wabenkern und Organoblech-Deckschichten«

Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS sucht in seinem Geschäftsfeld »Polymeranwendungen« eine Studentin / einen Studenten zur Bearbeitung eines wissenschaftlichen Themas mit der Möglichkeit zur Anfertigung einer Master- oder Diplomarbeit.

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung wird eine/n Student/in einer ingenieurwissenschaftlichen Fachrichtung mit Vorkenntnissen im Bereich der Faserverbundwerkstoffe und der numerischen Simulation mit ABAQUS und/oder ANSYS gesucht. Nach einer kurzen Einarbeitungszeit wird ein selbständiges und verantwortungsbewusstes Bearbeiten der Problemstellung erwartet.

Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) in Halle (Saale) befasst sich in seinem Geschäftsfeld Polymeranwendungen unter anderem mit der Charakterisierung des mikrostrukturellen Materialverhaltens von Faserverbundwerkstoffen. Diese spielen als multifunktionale Hochleitungs-Leichtbaustrukturen in vielen industriellen Bereichen eine wichtige Rolle.

Besonders Sandwichelemente sind aufgrund ihrer hervorragenden Leichtbaueigenschaften häufig genutzte Verbundstrukturen in Automobil-, Sportgeräte- und Luftfahrtanwendungen. Der Einsatz von polymeren faserverstärkten Sandwichstrukturen bietet dabei hervorragende mechanische Eigenschaften in Kombination mit einem geringen Flächengewicht. Bisher werden für die Deckschichten hauptsächlich duroplastische Matrices mit verschiedenen Kernausführungen (Schaum, Wabe, etc.) verwendet.
Mit der Verwendung von faserverstärkten Deckschichten mit thermoplastischen Matrix-Werkstoffen können Bauteile zudem vorteilhaft in vollautomatisierten Prozessen mit sehr kurzen Zykluszeiten hergestellt werden, weshalb sie besonders für den Automobilbau einen alternativen Werkstoff darstellen. Im Zuge der Entwicklung von voll-thermoplastischen Sandwichstrukturen ist es wichtig, zur Einsparung von kosten- und zeitintensiven Versuchen, das Verhalten von faserverstärkten Kunststoffstrukturen simulieren zu können. Um das Einsatzverhalten dieser speziellen Faserverbundwerkstoffe besser beurteilen zu können, werden die entsprechenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen untersucht und mit bereits entwickelten Materialmodellen simuliert. Im Fokus stehen dabei insbesondere Entwicklungen zum Verständnis der Schädigungsmechanismen und für den Nachweis der Schadenstoleranz unter Einsatzbedingungen.

Die Aufgabe umfasst folgende Teilschritte:

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