FEM-Simulation von Porenverteilung und Rissinitiierung in additiv gefertigten Keramikdüsen

Research topic/area

Additive Fertigung, Fertigung & Prozesstechnik, Materialwissenschaften, Werkstoffkunde

Type of thesis

Bachelor / Master

Start time

30.09.2026

Application deadline

31.12.2026

Duration of the thesis

Nach Studiengangsordnung

Description

Für die Gasverdüsung von Metallen werden keramische Düsen benötigt, welche hohen thermischen und mechanischen Belastungen standhalten müssen. Durch den Einsatz additiver Fertigung mittels Vat-Photopolymerisation (VPP) sollen diese Düsen gezielt optimiert werden, um ihre Haltbarkeit sowie die Effizienz der Zerstäubung zu erhöhen, da die Pulverherstellung einen wesentlichen Kostenfaktor innerhalb der additiven Fertigung darstellt.

Die additive Fertigung mittels VPP ermöglicht es, gezielt poröse Bereiche in das Bauteil einzubringen, während andere Bereiche dicht ausgeführt werden. Im Rahmen der Arbeit soll mittels FEM-Simulation gezeigt werden, welcher Vorteil hieraus für die Thermoschockbeständigkeit der Düse entsteht, ohne die strukturelle Integrität des Bauteils zu beeinträchtigen.

Hierzu wird zunächst ein Modell aufgebaut, welches die thermomechanischen Spannungen abbildet, die durch das Aufheizen und Abkühlen der Düse im Betrieb entstehen. Anschließend werden gezielt unterschiedliche Porenzustände untersucht und deren Einfluss auf das resultierende Spannungsfeld bewertet. Abschließend wird das Modell um eine Betrachtung der Rissinitiierung erweitert, um zu untersuchen, wie sich die Porenstruktur auf deren Entstehung auswirkt.

Aufagben
Literaturrecherche zu Simulationsmethoden für poröse Keramiken
Aufbau eines FEM-Modells zur Ermittlung thermomechanischer Spannungen
Ableitung einer optimierten, ortsaufgelösten Porenverteilung
Erweiterung um ein Rissinitiierungsmodell
Validierung anhand eigener Testdrucke
Ableitung von Konstruktions- und Fertigungsempfehlungen

Interesse?
Dann sende mir gerne eine Mail mit deinem Notenauszug, gerne auch Lebenslauf, an simon.linnemann@kit.edu und wir vereinbaren einen Termin.

Requirement

Requirements for students

• Beginn: ab sofort
• Dauer: 3-6 Monate (entsprechend der Studienordnung)
• Fachrichtung: Maschinenbau, Mechatronik, Materialwissenschaften, Chemieingenieurwesen oder verwandte Studiengänge

Faculty departments

• Engineering sciences
  Chemical & process engineering
  Mechanical engineering
  Material sciences & engineering
  Mechanical Engineering
• Economic & law sciences
  Business management

Supervision

Title, first name, last name

Simon Linenmann

Organizational unit

wbk

Email address

simon.linnemann@kit.edu

Link to personal homepage/personal page

Website

Application via email

Application documents

• Curriculum vitae
• Grade transcript

E-Mail Address for application
Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an simon.linnemann@kit.edu


Back