Modellierung kapillarer Einflussgrößen auf die Infiltration in der Injektionspultrusion

Motivation

Ein wichtiges Qualitätsmerkmal von faserverstärkten Kunststoffen ist die Imprägniergüte. Insbesondere bei Pultrusionsprofilen verringert mangelhafte Imprägnierung Zug- und Biegesteifigkeit sowie interlaminare Scherfestigkeit. Ein Ziel der Prozessmodellierung der Injektionspultrusion ist daher die Vorhersage der Imprägnierqualität. Für die Pultrusion ist der Kapillareffekt in der Formfüllsimulation bisher wenig beachtet. Bei niederviskosen Matrixsystemen, deren Injektion keine hohen Drücke erfordert, kommt der Kapillarität jedoch eine wichtige Bedeutung zu.

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Kapillarmodell für die Formfüllsimulation entwickelt, getestet und mit experimentellen Daten parametriert werden. Die Grundlage für diese Arbeit bildet ein am Institut bestehendes Prozessmodell (OpenFOAM), das entsprechend erweitert werden soll. Der experimentelle Teil kann am Fraunhofer Institut für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal durchgeführt werden.

Arbeitsinhalte

•Einarbeitung in den Stand der Forschung zur Injektionspultrusion sowie der Kapillaritätsmodellierung

•Implementierung eines Kapillarmodells in OpenFOAM

•Einfluss des Kontaktwinkels auf die Formfüllung simulativ ermitteln

•Experimentelle Bestimmung des Kontaktwinkels von Caprolactam auf Glasfaser

•Parametrierung des entwickelten Modells anhand der Experimentaldaten

•Bewertung und Dokumentation der gewonnenen Ergebnisse

Anforderungsprofil

•Selbstständige Arbeitsweise

•Grundkenntnisse in Fluiddynamik

•Kenntnisse der Simulationssoftware OpenFOAM von Vorteil

Fachrichtung: Maschinenbau, Physik o.ä.

Art der Arbeit: Simulation und Experiment

Beginn: Ab sofort

Kontakt:

M.Ed. Nik Poppe

Tel.: +49 721 608-45387

Email: nik.poppe∂kit.edu