Wissenschaftliche Mitarbeit (Promotionsstelle) zum Thema „Additive Fertigung und CFK-Leichtbau für innovative Tiefbohrwerkzeuge“

Summary

In der Forschungsabteilung „Faserverbundtechnologien“ ist folgende Stelle in unserer Stader Außenstelle am CFK Nord ab sofort zu besetzen: Wissenschaftliche Mitarbeit (Promotionsstelle) zum Thema „Additive Fertigung und CFK-Leichtbau für innovative Tiefbohrwerkzeuge“ (EntgGr. 13 TV-L, 100 %) Die Stelle ist zunächst auf 36 Monate befristet. Eine Verlängerung bis zur Promotion ist vorgesehen. Im Forschungsprojekt „dynoSpan“ entwickeln wir ein neuartiges Werkzeugkonzept für das Einlippenbohrverfahren (ELB), das durch den Einsatz hybrider Werkstoffsysteme die Prozessstabilität und Leistungsfähigkeit beim Tiefbohren deutlich steigern soll. Aufgrund ihres hohen Länge-zu-Durchmesser-Verhältnisses sind Tiefbohrwerkzeuge besonders anfällig für Torsions- und Biegeschwingungen, die zu Rattermarken, erhöhtem Werkzeugverschleiß sowie einer verminderten Bauteilqualität führen können. Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines schwingungsoptimierten Tiefbohrwerkzeugs, das ohne zusätzliche mechanische oder hydraulische Dämpfungssysteme auskommt. Hierzu wird der konventionelle metallische Werkzeugschaft durch ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffrohr (CFK) ersetzt, dessen Dämpfungs- und Steifigkeitseigenschaften gezielt über den Laminataufbau eingestellt werden. Ergänzt wird das Konzept durch den Forschungspartner ISF der TU Dortmund additiv gefertigte metallische Bohrköpfe mit integrierten Funktionsstrukturen sowie eine hybride Schnittstelle zwischen Metall und Faserverbund zur optimierten Kraftübertragung. Im Rahmen der Promotionsstelle entwickelst du ein neuartiges hybrides Einlippenbohrwerkzeug, dass erstmals einen CFK-Schaft mit innenliegenden Span- und Kühlschmierstoffkanälen mit einem additiv gefertigten metallischen Bohrkopf kombiniert. Aufbauend auf experimentell ermittelten Prozesskräften und Schwingungsmoden entwickelst du belastungsgerechte Laminataufbauten, die mechanische und dynamische Lasten zuverlässig übertragen, kritische Eigenfrequenzen in stabile Bereiche verschieben und gleichzeitig die Integration funktionaler Innenkanäle ermöglichen. Ergänzend untersuchst du mittels numerischer Simulationen und experimenteller Analysen das mechanische, dynamische und thermische Verhalten des hybriden Werkzeugsystems sowie der CFK-Metall-Schnittstellen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung eines intrinsischen Herstellungsprozesses, bei dem metallische Schnittstellen direkt während des duroplastischen AFP-Prozesses integriert werden. Darüber hinaus analysierst du das Ermüdungs- und Schädigungsverhalten der Werkzeuge im Tiefbohrprozess und leitest daraus Optimierungsstrategien für Laminataufbau, Schnittstellendesign und Fertigungsprozess zur Steigerung von Prozessstabilität und Werkzeugstandzeit ab. Aufgaben: Eigenverantwortliche Bearbeitung des Forschungsprojekts Bearbeitung von Entwicklungsprojekten mit renommierten Industrie- und Forschungspartnern Erarbeiten neuer Forschungsideen und Veröffentlichung von Forschungsergebnissen Betreuung von Studierenden Möglichkeit zur Übernahme von Aufgaben in der Lehre Möglichkeit zum Erarbeiten einer Dissertation