Abschlussarbeit: Untersuchungen Zur Anwendung Des

Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Rund 30 000 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 2,9 Milliarden Euro.

Das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik in Zittau sucht für seine Fachgruppe Additive Fertigung zum nächstmöglichen Zeitpunkt engagierte Studenten und Studentinnen zur Anfertigung einer Abschlussarbeit.

Die Fachgruppe Additive Fertigung am Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) am Standort Zittau befasst sich mit vielfältigen Forschungs
- und Entwicklungsarbeiten im Bereich 3D-Druck und Kunststofftechnologie. Ein additives Verfahren mit hohem Potential ist dabei der großformatige 3D-Druck mit adaptierten Schneckenextrudern, die von Robotern oder einem Gantry-System bewegt werden. In Kooperation zwischen der Firma CMS und dem Fraunhofer IWU wurde der granulatbasierter 3D-Drucker erweitert und eine hybride Produktionszelle mit einem Arbeitsraum von 5x4x3 m (xyz) entwickelt, die additive Fertigung und Fräsen kombiniert. Mittels dieses großformatigen Druckers können Austragsraten von > 15 kg/h sowie hohe Vorschubgeschwindigkeit realisieren werden, die eine wirtschaftliche Herstellung großvolumiger Bauteile ermöglichen.

**Was Sie bei uns tun**

Im Rahmen Ihrer Arbeit gilt ist es, materialtechnische Untersuchungen zu hergestellten Versuchsmustern für den Einsatz im Außenbereich durchzuführen. Der Fokus dieser Untersuchungen liegt auf der Analyse und Modifizierung der Kunststoffgranulate, deren Verarbeitung sowie der Herstellung von exemplarischen Probegeometrien. Die Charakterisierungen der verschiedenen Kunststoffgranulate sowie die Prüfung der gefertigten Bauteile erfolgen unter Berücksichtigung wechselnder Klimabedingungen und Alterungsprozesse, um eine solide Aussage über die Eignung des Fertigungsverfahrens sowie der Ausgangsmaterialien treffen zu können.

Für eine ressourceneffiziente, leichte und belastungsgerechte Gestaltung der biegebelasteten Strukturelemente ist eine kraftflussgerechte Bauweise erforderlich. Das setzt voraus, dass das Material ausschließlich dort eingesetzt wird, wo es für die Funktion und die Art der Belastung erforderlich ist. Insbesondere topologieoptimierte Doppelwandstrukturen bieten bei biegebelasteten Bauteilen ein großes Potential, um dickwandige Bauweisen substituieren zu können. Mittels der additiven Fertigung können nahezu jegliche Konturen lastpfadgerechter innerer Strukturen zur Herstellung von doppelwandigen Bauteilen abgebildet werden. Dabei kann die variierende Dichte und Geometrie innerhalb der Struktur Einfluss auf die Festigkeit und Oberflächeneigenschaften des Bauteils sowie den Verzug im Druckprozess nehmen. Daher gilt es, die Einflüsse verschiedener Füllstrukturen auf die Eigenschaften von im Großformat-3D-Druck hergestellten Doppelwandelementen zu untersuchen. Im Rahmen dieser ergänzenden Untersuchungen ist der Einfluss von Füllmaterial, Wandstärke und Geometrie der Füllstruktur sowie deren Anbindung an die Wand zu prüfen. Die Validierung der Ergebnisse erfolgt an einem ausgewählten großformatigen Strukturelement, das einen Teil des OSee-CreativHub darstellen wird.

Im Rahmen Ihrer wissenschaftlichen Mitarbeit könnten folgende Teilaufgaben bearbeitet werden:

- Erforschung angepasster Kunststoffcompounds für extruderbasierte Fertigungsverfahren,
- Untersuchung zur Additivierung der ausgewählten Compounds,
- Versuchsdurchführung zur Alterung der Probegeometrien und Bewertung der Versuchsergebnisse,
- Technologierecherche zu Infill-Strukturen und Anforderungsdefinition,
- Untersuchungen des Fertigungsprozesses, Herstellung von Versuchskörpern und Bestimmung der mechanischen Eigenschaften,
- Ableiten von Gestaltungsrichtlinien,
- Validierung der Ergebnisse.

**Was Sie mitbringen**
- Student/Studentin der Studienrichtung Maschinenwesen, Elektrotechnik, Mechatronik oder artverwandter Fachrichtung,
- Erfolgreicher Studienverlauf, hohe Leistungsbereitschaft und eine selbstständige, strukturierte Arbeitsweise,
- Handwerkliches Geschick bei der Erprobung manueller Fertigungsschritte,
- Gute Beherrschung eines CAD-Programms (z.B. Solid Works, CATIA, Siemens NX),
- Sehr gute Deutschkenntnisse in Wort und Schrift.

**Was Sie erwarten können**
- Zeitlich flexible Projektbearbeitung standortübergreifend möglich,
- Die Versuchsdurchführungen erfolgen am Technikum in Zittau,
- Mitwirkung an einem spannenden Forschungsprojekt im Bereich adaptiver 3D-Druck,
- Ein interessantes Umfeld mit wissenschaftlicher Arbeit in der anwendungsorientierten Forschung,
- Enge Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern und Technikern
- Dauer mind. 6 Monate.

Zu dieser Aufgabenstellung ist auch eine Beschäftigung als wissenschaftliche Hilfskraft (Stellennr.: 66138) möglich.

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenze