Ableitung des Produktdesigns von Blasartikeln auf Basis alterungsbedingter Verringerung mechanischer Eigenschaften

Allgemeines zum Projekt

Projekttitel: Ableitung des Produktdesigns von Blasartikeln auf Basis alterungsbedingter Verringerung mechanischer Eigenschaften

Betreuer: Daniel Grotenburg (RIKUTEC Group), Prof. Dr. Dirk Reith (FB03/TREE), Prof. Dr. Olaf Bruch (FB03/Dr. Reinold Hagen Stiftung)

E-Mail: daniel.grotenburg@rikutec.de

Anzahl Plätze: 1-2

Start: Sommersemester 2023

Studiengänge:

• Maschinenbau Schwerpunkt Mechatronik
• Maschinenbau Schwerpunkt Virtuelle Produktentwicklung
• Nachhaltige Ingenieurwissenschaft

Kurzbeschreibung

Die Auslegung blasgeformter Hohlkörper in Abhängigkeit ihres Einsatzzweckes zählt bereits heute zum etablierten Stand der Technik in Industrie und Forschung. Oftmals werden bei solchen, zumeist geometrischen Auslegungen, kurzzeitig zu erwartende Belastungen wie beispielsweise ein Innendruck, eine Stauchung oder eine Belastung durch eine Kurzzeitdynamik (Drop-Test) als Grundlage für das Artikeldesign herangezogen. Resultierende zumeist geometrische Anpassungen sind dabei in der gängigen Praxis beispielsweise die Vergrößerung bestimmter Radien oder die Erhöhung von Wandstärken in hoch belasteten Regionen zur Versteifung des Blasartikels.

Die Belastbarkeitsgrenze eines Blasprodukts steht dabei jedoch neben der eigentlichen Verwendung auch in zeitlicher Abhängigkeit. Hier zeigt sich, dass ein Produkt unter Umständen einer anfänglich festgelegten und zeitlich gleichbleibenden Belastung nach einer gewissen Belastungsdauer nicht mehr standhalten kann. Die Belastungsgrenze (z.B. Materialdehngrenze) des Produktes verringert sich also im Laufe seiner Lebenszeit. Diese alterungsbedingten Materialeffekte sollen zukünftig im Entwicklungsprozess von Blasformartikeln bedacht und in Hinblick auf das Artikeldesign gezielt genutzt werden.

Projektphasen

Masterprojekt 1: Allgemeine Definition und Aufbereitung des zu betrachtenden Lastfalls (z.B. Stauchversuch)

Masterprojekt 2: Simulationsgestützte Gegenüberstellung kurzzeitiger und langzeitiger mechanischer Belastungen auf einen HDPE-Blasformartikel

Masterthesis: Gezielte Optimierung eines ausgewählten Blasformartikels auf Basis seiner zu erwartenden langzeitigen Belastungseffekte