HiWi-Tätigkeit im Bereich der Seebeck-Koeffizienten-Anpassung mittels Laserauftragschweißen

22.12.2023, Studentische Hilfskräfte, Praktikantenstellen, Studienarbeiten

Blechwerkstoffe (Aluminium, Titan, Edelstahl) werden in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie für Leichtbau eingesetzt, doch ihre hohe Adhäsionsneigung stellt eine Herausforderung dar. Das Forschungsziel ist die Reduzierung von Adhäsionsbildung beim Scherschneiden durch gezielte Anpassung des thermoelektrischen Verhaltens des Werkzeugwerkstoffs an den Blechwerkstoff.

Zur Realisierung von Leichtbaupotenzialen werden Blechwerkstoffe aus Aluminium, Titan und Edelstahl in Wirtschaftszweigen wie der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Problematisch an diesen Materialien ist ihre hohe Adhäsionsneigung. Adhäsionen sind eine große Herausforderung in der industriellen Blechverarbeitung (z. B. Scherschneiden, Tiefziehen), da sie zu Flittern im Prozess, Werkzeugschäden und reduzierter Bauteilqualität führen. In der Folge ergeben sich kürzere Instandhaltungsintervalle und damit höhere Kosten.

In vorherigen Forschungsprojekten konnte das utg bereits nachweisen, dass thermoelektrische Ströme die Adhäsionsbildung beeinflussen. Thermoelektrische Ströme sind die Folge eines aus dem Scherschneidprozess resultierenden Temperaturgradienten in der Scherzone und der Differenz der Seebeck-Koeffizienten (werkstoffspezifisch) von Werkzeug- und Blechwerkstoffen. Je höher der Temperaturgradient und die betragsmäßige Differenz der Seebeck-Koeffizienten, desto höher ist der sich ausbildende thermoelektrische Strom. Die Menge an Kaltaufschweißungen wird u. a. durch die Höhe und Richtung dieses Stroms bestimmt. 

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Adhäsionsbildung beim Scherschneiden und Umformen zu reduzieren, um so der Entstehung von Flittern vorzubeugen sowie die Prozessstabilität und Standmenge zu steigern. Da eine Unterdrückung des thermoelektrischen Stroms die stärkste Reduzierung von Kaltaufschweißungen bewirkt, wird in diesem Forschungsvorhaben das thermoelektrische Verhalten des Werkzeugwerkstoffs gezielt an den Blechwerkstoff angepasst. Stimmen beide Seebeck-Koeffizienten überein, werden natürlich entstehende Thermoströme unabhängig von der Temperaturentwicklung im Werkzeug unterdrückt und so die Adhäsionsbildung auf ein Minimum begrenzt. Um dies zu erreichen, wird ein Werkzeugwerkstoff durch Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) mit einem etablierten Pulverwerkstoff beschichtet. Dadurch entsteht ein kombiniertes System, in welchem sich die Seebeck-Koeffizienten von Grund- und Schichtwerkstoff ausgleichen. 

Ihr Aufgabenspektrum:

- Probenpräparation
- Realisierung experimenteller Versuchsaufbauten
- Messaufgaben und Datenauswertung
- Konstruktionsaufgaben/Prototyping
- Programmieraufgaben
- Literaturrecherche

Voraussetzungen:

- Interesse am Einsatz innovativer Lasertechnik
- Methodische, eigenständige und strukturierte Arbeitsweise
- Motivation und Lernbereitschaft
- Freude am experimentellen Arbeiten
- Programmier- (z. B. Matlab, Python), Simulations- (z. B. Abaqus) und Konstruktionserfahrung (z. B. CATIA) von Vorteil
- Sehr gute Deutschkenntnisse

Bewerbungen bitte mit aktuellem Lebenslauf, Notenspiegel und Motivationsschreiben.

Kontakt: kevin.pruefer@tum.de