Werkstudium: Polymere Engineering; Recycling-optimierter Leichtbau

Als eines der ältesten und größten Fraunhofer-Institute verfügt das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal über eine besondere Expertise: Durch die Verknüpfung verschiedener Forschungsfelder der Kunststofftechnologie, chemischer Prozesse, Explosivstofftechnik, Sicherheit sowie von Energie- und Antriebssystemen erzielt es wegweisende Durchbrüche. Beispiele finden sich im Leichtbau für die Mobilität, für eine umweltfreundliche Chemie, für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im militärischen Bereich sowie in Umweltbilanzierungen, Recycling- und Nachhaltigkeitskonzepten ‒ bald mit Dir?

Thema: Entwicklung von Recycling-optimierten Leichtbau-Skelettstrukturen mithilfe der 3D Skelett Wickeltechnik (3DSW)

Die 3D-Skelett-Wickeltechnik (3DSW) ist ein Konstruktions- und Fertigungsansatz zur Realisierung von Faserverbund-Skelettstrukturen, die als reine Skelettkomponenten oder als Lokalverstärkung von Formteilen (z. B. 3D-Druck- oder Spritzgießteile) eingesetzt werden. 
In einem roboterbasierten Wickelprozess werden thermoplastisch imprägnierte Verstärkungsfasern (z. B. Kohlenstoff-, Glas-, Natur- oder Polymerfasern) zu Faserskeletten verarbeitet.

Die Freiheitsgrade des Roboters bieten hierbei große geometrische Flexibilität, sodass sowohl eine dreidimensionale, Lastpfad-optimierte Anordnung als auch eine formschlüssige Belastung der Fasern ermöglicht werden. Die mechanischen Eigenschaften der Verstärkungsfasern werden somit maximal ausgenutzt, was eine konsequente Erschließung von Leichtbaupotenzialen erlaubt. Die resultierenden Ressourcen-, Energie- und Treibhausgas-Einsparungen in Kombination mit dem Einsatz nachwachsender und/oder recyclingfähiger Materialien ermöglichen signifikante Verbesserungen in der Öko-Bilanz vieler Produkte.

Im Forschungsgebiet der 3DSW werden aktuell mehrere Förder- und Industrieprojekte parallel bearbeitet. Der Tätigkeitsbereich kann daher in gewissem Maße an die Interessenlage der Studierenden angepasst werden. Beispielhafte Aufgabenfelder mit aktuellem Bezug sind:

• Die konstruktive Optimierung sowie die prototypische Herstellung und Erprobung von Technologiedemonstratoren im Projekt »confidentAM« (betrachtet werden die Dämpferwippe eines vollgefederten Fahrrads sowie mehrere flexibel konfigurierbare Verbindungselemente für ein modulares Roboter-Greifsystem)

• Prozessoptimierungen für die prozesssichere Verarbeitung von Recycling-optimierten Faserverbund-Halbzeugen im 3D-SW-Prozess sowie die experimentelle Bestimmung der resultierenden mechanischen und ökobilanziellen Potenziale im Vergleich zu konventionellen Materialien.Die konkrete Projektdefinition erfolgt im direkten Gespräch. In Abstimmung mit den Betreuenden (hochschul- und institutsseitig) lassen sich die genannten Themen im Sinne einer wissenschaftlichen Arbeit (Bachelor- oder Masterthesis) definieren und abgrenzen.