KVB Institut für Konstruktion und Verbundbauweisen gGmbH

Abschlussarbeit für einen Stundenten (m/w) im Bereich Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften, Luft- und Raumfahrtechnik

  • Veröffentlicht am 27.10.2018
  • Döbeln
  • Pflichtpraktikum
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Abschlussarbeit für einen Stundenten (m/w) im Bereich Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften, Luft- und Raumfahrtechnik

Motivation/Hintergrund:

Hochleistungsfähige Faserverbunde haben sich aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften fest in Flugzeug-, dem Automobil- sowie dem allgemeinen Maschinenbau etabliert. Nach dem Prinzip „das richtige Material an der richtigen Stelle“ werden gerade für Antriebssysteme häufig Wellen in der materialseitigen Hybrid-Bauweise eingesetzt. Eine, gegenüber einer rein metallischen Bauweise, überlegene Welle besteht hierbei aus einem Faserverbund-Rohr für geringstes Gewicht bei spezifisch einstellbaren Steifigkeiten und höchster Laufruhe. Zur Anbindung in das Gesamtantriebssystem werden nach wie vor üblicherweise standardisierte, metallische Lasteinleitungselemente verwendet.

Für derartige Antriebswellen stellt der stoff- sowie formschlüssige Verbindungsbereich zwischen Faserverbund-Rohr und den notwendigen Lasteileitungselementen strukturmechanisch eine besondere Herausforderung dar. Eine Vielzahl verschiedener, oft gegenläufiger Eigenschaften müssen vom Design-Konzept erfüllt werden. Die Vorhersage der Lastübertragung und deren Verteilung unter verschiedenen Belastungsarten und unter Berücksichtigung von Imperfektionen gelten dabei als wesentliche Kriterien, um im weiteren Verlauf die Leistungsfähigkeit der Verbindung zu beurteilen.

Aufgabe:

Im Rahmen dieser Diplomarbeit sollen daher spezifische Trageigenschaften des Flansch-Rohr-Verbindungsbereiches einer Hochleistungswelle anhand eines numerischen Modells untersucht werden. Dazu sind im Vorfeld mikroskopische Untersuchungen (Längs- und Querschliffe) an bereits gefertigten Welle-Flansch-Verbindungen durchzuführen, um die reale Geometrie der Faserverbundwelle (Faserverläufe, Ausbildung von Harzzwickeln, Bereiche mit Imperfektionen, etc.) exakt im numerischen Modell repräsentieren zu können. Die Validierung des Modells soll an bereits existierenden Testergebnissen erfolgen.

Arbeitsschritte:

1. Recherche zum Stand der Technik bzgl. numerischer und experimenteller Verfahren zur Charakterisierung form- und stoffschlüssiger Flansch-Rohr-Verbindungen
2. Anfertigung von Schliffbildproben zur Mikroskopie des Verbindungsbereiches anhand von Längs- und Querschliffen
3. Erstellung eines FE-Modells des Verbindungsbereiches mit Berücksichtigung der realen Geometrie (Faserverläufe, Ausbildung von Harzzwickeln, Bereiche mit Imperfektionen, etc.) und relevanter Belastungsarten (Torsion, Biegung, etc.)
4. Auswertung vorhandener Testergebnisse für Rohrprüfkörper mit formschlüssig angebundenen Lasteinleitungselementen
5. Verifizierung und Validierung des FE-Modells gegenüber den Testergebnissen

Standort

KVB Institut für Konstruktion und Verbundbauweisen gGmbH 04720 Döbeln, DE

Über KVB Institut für Konstruktion und Verbundbauweisen gGmbH

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Die KVB Insti­tut für Kon­struk­tion und Ver­bund­bau­wei­sen gGmbH ist in ers­ter Linie eine aner­kannte For­schungs­ein­rich­tung mit zahl­rei­chen For­schungs­ak­ti­vi­tä­ten in den Berei­chen Kunst­stoff­leicht­bau, Faser­ver­bunde und Ver­bund­werk­stoffe. Des Wei­te­ren sind wir ein Indus­trie- und Pro­duk­ti­ons­dienst­leis­ter zur Ent­wick­lung, Pro­to­ty­pen­fer­ti­gung und Seri­en­pro­duk­tion von Car­bon- und ande­ren FVK-Kom­po­nen­ten, wel­che Anwen­dung im Flug­zeug- und Auto­mo­bil­bau sowie in den Bran­chen Maschi­nen­bau und Prä­zi­si­ons­tech­nik fin­den.

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