Bachelor- /Masterarbeit - Simulation von Fluidströmungen in Mikrobohrungen zur Entwicklung eines mineralölfreien Umformprozesses

Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP | online seit: 03.08.2018 

Kennziffer: IGVP-2018-5

Am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie IGVP stehen biologische, chemische, physikalische und verfahrenstechnische Arbeiten an und mit Grenzflächen wie auch Plasmen im Forschungsfokus.

Das IGVP sucht zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine/einen Studierende/n für eine Bachelor- /Masterarbeit im Bereich Simulation von Fluidströmungen in Mikrolöchern und -strukturen

Ihre Aufgaben

Im Fokus des Projektes der Arbeitsgruppe steht die Entwicklung eines neuartigen Umformprozesses (Tiefziehen) von Blechen ohne den Einsatz mineralölbasierter Schmiermittel. Zudem können auf diese Weise umweltschädliche Öladditive und Reinigungsmittel vermieden werden. Als Ersatz kommen aktuell verdichtetes Kohlendioxid oder Stickstoff zum Einsatz. Diese Stoffe werden während des Umformprozesses in die Kontaktzone zwischen Blech und Werkzeug eingebracht und fungieren dort als Schmiermedium. Die Zuführung erfolgt dabei durch lasergebohrte Mikrolöcher im Werkzeug.

Ziel der Abschlussarbeit soll sein, das Strömungsverhalten der Medien in den Bohrungen und im Bereich zwischen Blech und Werkzeug mittels Comsol Simulation besser verstehen zu können. Auf dieser Basis soll anschließend eine Bewertung der Düsengeometrie sowie der erforderlichen Anzahl an Mikrobohrungen erfolgen, damit ein durchgängiger und kontinuierlicher Schmierfilm während des Umformprozesses erreicht wird.

Schritte der Arbeit umfassen:
• Einarbeitung in die Simulationssoftware Comsol und die Thematik der Fluidströmungen in Mikrobohrungen.
• Erstellen der Simulation anhand von Vorgängerarbeiten und neuen Erkenntnissen
• grobe Abschätzung des Einflusses eines möglichen Phasenwechsels des Schmiermediums auf die Simulationsergebnisse
• Bewertung der Ergebnisse im Hinblick auf Düsengeometrie und Düsenanzahl
• Konstruktive Optimierung der Düsen- und Werkzeuggeometrie
• Auswertung und Darstellung der Ergebnisse

Hierzu können Sie erwarten:
• Direkten Projektbezug zum interdisziplinären Projekt „Trockenumformen“
• Regelmäßige Besprechungen im jungen Projektteam
• Direkte Mitarbeit zur Steigerung der Nachhaltigkeit in der Umformtechnik

Ihre Voraussetzungen

Allgemein

Im Fokus der Arbeit der Projektgruppe steht die Entwicklung eines neuartigen Umformprozesses von Blechen ohne den Einsatz mineralölbasierter Schmiermittel. Als Ersatz kommen CO₂ und N₂ zum Einsatz. Diese Gase werden unter hohen Druck flüssig und fungieren als Schmiermittel in der Kontaktfläche zwischen Blech und Werkzeug. Die Zuführung erfolgt dabei durch lasergebohrte Mikrolöcher im Werkzeug, eine zusätzliche Mikrostrukturierung soll eine unterstützende Wirkung bei der Reibminderung bewirken.
Ziel während der Abschlussarbeit soll sein, eine optimale Kombination aus einer Mikrostrukturierung und ausreichender Anzahl von Mikrobohrungen zu ermitteln, damit ein durchgängiger und kontinuierlicher Schmierfilm während des Umformprozesses erreicht wird. Die Arbeit stützt sich dabei auf Simulationen mittels SolidWorks und Comsol.

Fragen zu dieser Position beantwortet gerne

für den Bewerbungsprozess: Frau Bianca Zeindlmeier, bianca.zeindlmeier@igvp.uni-stuttgart.de

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