Das Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Abteilung Multifunktionswerkstoffe in Braunschweig vergibt
Diplom-, Master-, Studienarbeiten und Praktika
Thema:
„Einfluss von Nanopartikeln auf die Brandeigenschaften von Faserverbundwerkstoffen“
Die Abteilung „Multifunktionswerkstoffe“ konzentriert sich auf die Entwicklung, Charakterisierung und Qualifizierung von Faserverbundwerkstoffen mit überlegenen Eigenschaften und neuen Funktionalitäten. Beispielsweise werden durch die Konditionierung von Harzen mit nanoskaligen Partikeln Brandeigenschaften, elektrische Leitfähigkeit und Prozessierbarkeit entscheidend verbessert. Die Abteilung betreibt Anlagen zur statischen und dynamischen Prüfung von Werkstoffen und Strukturen. In Verbindung mit einer umfangreich ausgestatteten Thermoanalyse sowie den Kompetenzen in der zerstörungsfreien Ultraschallprüfung können neue Werkstoffsysteme, vom Halbzeug bis zum Coupon und darüber hinaus bewertet werden.
Hintergrund:
Das Brandverhalten von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen ist gekennzeichnet durch das thermische Verhalten der einzelnen Komponenten. Insbesondere die polymere Matrix hat hierbei den größten Einfluss auf das Verhalten des Faserverbundwerkstoffes während eines Brandes. Während die Kohlenstofffasern Temperaturen von 700°C aushalten können, zersetzt sich ein im Luftfahrtbereich standardmäßig angewandtes Epoxidharzsystem bereits bei Temperaturen von 350°C, die bei einem Brand sehr schnell erreicht werden können. Seine Tragfähigkeit büßt der Werkstoff bereits bei 250°C bedingt durch das überschreiten der Glasübergangstemperatur ein. Ein matrixintegrierter Flammschutz scheint deswegen besonders vielversprechend, weil der Werkstoff damit an der schwächsten Stelle unterstützt wird. Am DLR werden Untersuchungen zur Einarbeitung integrierter Flammschutzmittel in die Matrix, die aufgrund der geringen Durchmesser der Kohlenstofffasern (ca. 7 μm) in nanoskaliger Größe vorliegen müssen, sowie die Branduntersuchungen dieser modifizierten Werkstoffe durchgeführt. Vielversprechende Flammschutzmittel, wie Aluminiumtrihydroxid, Magnesiumdihydroxid, Carbonnanotubes und Organoclays bzw. Nanoclays werden hierbei verwendet. Besonderes Augenmerk der Untersuchungen liegt auf der Erarbeitung einer Brandprüfmethode auf kleinster Werkstoffebene, die auch Resultate durch geringe Unterschiede in den verwendeten Flammschutzmitteln sichtbar macht. Hierzu wird die Wärmefreisetzung der Proben mit der Differenz-Thermoanalyse (DTA) ermittelt und bewertet. Zur Stützung dieser Ergebnisse werden größere Coupon-Proben hinsichtlich ihrer Brandkennwerte aus Standardflammschutzuntersuchungen, wie Fire/Smoke/Toxicity- und Heatrelease-Kennwerte sowohl mit dem Ohio-State-University- sowie dem Cone-Kalorimeter gewonnen und die Ergebnisse mit den Wärmefreisetzungs-Kennwerten aus der DTA verglichen. Insbesondere durch die im Verhältnis stark vergrößerte Oberfläche der nanoskaligen Flammschutzpartikel werden bereits bei geringeren Konzentrationen vergleichbare Flammschutzeigenschaften wie bei herkömmlichen mikroskaligen Flammschutzmitteln erwartet.
Aufgabenvorschläge im Themenbereich:
· Methodenentwicklung: Differenz-Thermoanalyse zur Charakterisierung der Brandeigenschaften auf kleinster Materialebene
· Vergleich neuer Methoden zur Charakterisierung der Brandeigenschaften mit herkömmlichen anerkannten Branduntersuchungen
· Einarbeitung verschiedener nanoskaliger Flammschutzmittel in Injektionsharzsysteme
o Aluminiumtrihydroxid
o Magnesiumdihydroxid
o Carbonnanotubes
o Organoclays bzw. Nanoclays
· Vergleich der Einflüsse verschiedener nanoskaliger Flammschutzmittel auf die Brandeigenschaften von CFK und Nanocomposites
· Herstellung von Prüfkörpern zur Bestimmung der Brandeigenschaften der modifizierten Werkstoffe
o Nanocomposites
o Nanopartikel-modifizierte CFK
· Herstellung von Prüfkörpern zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften der modifizierten Werkstoffe
· Wir erarbeiten auch gerne mit Ihnen gemeinsam Aufgabenvorschläge im persönlichen Gespräch
Alle Aufgabenstellungen beinhalten zusätzlich:
Anforderungsprofil:
Wir suchen Studentinnen und Studenten der Richtungen Maschinenbau, Werkstoffwissenschaften, Kunststofftechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Leichtbau, Chemie oder vergleichbare Studiengänge mit abgeschlossenem Vordiplom, Bachelor oder vergleichbaren Qualifikationen.
Was sollten Sie an persönlichen Fähigkeiten mitbringen?
· Interesse an der Materialforschung
· Spaß an praktischer Arbeit
· Fähigkeit zum sauberen und genauen experimentellen Arbeiten
· Fähigkeit zur gewissenhaften Versuchsdokumentation
· Motivation und Eigeninitiative
· Teamfähigkeit und Aufgeschlossenheit gegenüber Kollegen und Industriepartnern
· Ausreichende Englischkenntnisse (Lesen von Fachliteratur)
Beginn: laufend
Dauer: nach Absprache, jedoch mindestens 4 Monate
Ort: DLR-Standort Braunschweig
Bewerbungen mit Lebenslauf, aktuellem Foto, bisherigen Zeugnissen und aktuellem Notenspiegel bitte möglichst als PDF-Dokument per E-Mail.
Kontakt:
Dipl.-Ing. Alexandra Kühn
Tel.: 0531 295 3723
E-Mail: alexandra.kuehn@dlr.de
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Lilienthalplatz 7
38108 Braunschweig