Ableitung homogenisierter Materialeigenschaften aus Simulation der additiven Materialextrusion

Inhalt

Die Materialextrusion (MEX) ist ein additives Fertigungsverfahren zur Herstellung von endkonturnahen Bauteilen aus Polymeren und das vermutlich bekannteste „3D-Druck“ Verfahren. Am FAST-LB wird ein Modell auf Basis der Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) Methode entwickelt, um die Extrusion einzelner Polymerstränge fluidmechanisch abzubilden. Für die Simulationen wird das freie Open Source Framework SPlisHSPlasH verwendet. Das Modell kann eingesetzt werden, um kleine Ausschnitte üblicher Infill-Strukturen virtuell zu drucken.

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung von Methoden zur Ableitung homogenisierter Materialeigenschaften wie z. B. der Steifigkeit oder Wärmeleitfähigkeit aus simulierten Mesostrukturen. Dazu sollen Simulationsmodelle aufgebaut werden, durch die sich homogenisierte Eigenschaften der Struktur auf Basis von Materialdaten und der aus Parameterstudien gewonnenen Mesostrukturen bestimmen lassen. Die Ergebnisse sind anhand analytischer Ansätze oder weiterer numerischen Modelle sowie bestehender experimenteller Daten zu überprüfen. Ggf. werden zusätzliche Validierungsdaten in einfachen Experimenten erzeugt.

Die genauen Aufgaben können abhängig von Ihren Interessen und Vorkenntnissen angepasst werden.

Arbeitsinhalte

• Anwendung und ggf. Erweiterung des MEX-Simulationsmodells
• Erstellung neuer Simulationsmodelle zur Bestimmung homogenisierter Materialeigenschaften
• Auswertung sowie Verifizierung und Validierung.
• Ggf. Durchführung und Auswertung von Experimenten

Hilfreiche Vorkenntnisse (optional)

• Grundlagen der Mechanik
• Grundlagen der Numerik (insbesondere SPH)
• Programmierkenntnisse (insbesondere C++ und Python)
• Umgang mit Programmierumgebung (Versionsverwaltung, C++ Toolchain, agentisches Programmieren, ...)

Sprachen & Tools: Python, C++, SPlisHSPlasH, Git

Art der Arbeit: numerisch, Simulation, ggf. experimentell

Beginn: nach Absprache / sofort

Bewerbung: Lebenslauf und Notenspiegel

Kontakt

Lukas Hof, M. Sc.