Hintergrund

Die Welt steht vor der Herausforderung, fossile Ressourcen durch nachhaltige Alternativen zu ersetzen. Die Bioökonomie, also die Nutzung nachwachsender Rohstoffe wie Biomasse, gilt als vielversprechender Weg. In Ländern wie Deutschland sind die Potenziale jedoch begrenzt. Länder mit mehr Fläche und Biomassepotenzial, etwa Australien, könnten hier eine wichtige Rolle spielen. Dafür braucht es internationale Zusammenarbeit. Bisher fehlt ein klarer Begriff der „globalen Bioökonomie“ sowie ein Bewertungsrahmen, der ökologische, soziale und ökonomische Nachhaltigkeit entlang bio-basierter globaler Wertschöpfungsketten integriert.

Zielsetzung

Ein Ziel der Forschung am IKK im Bereich Nachhaltigkeitsbewertung ist es, ein Konzept für eine nachhaltige globale Bioökonomie zu entwickeln. Studentische Arbeiten können dazu einen wichtigen Beitrag leisten, beispielsweise durch Fallstudien, die Analyse bestehender Modelle oder die Erarbeitung von Kriterien für nachhaltige Kooperationen. Die Arbeiten können theoretisch angelegt sein oder auch praktische Elemente, wie beispielsweise Ökobilanzen, enthalten.

Mögliche Themen (auf Deutsch oder Englisch)

• Nachhaltigkeit der Bioökonomie (Literaturanalyse)
• Lebenszyklusanalyse von bio-basierten globalen Wertschöpfungsketten
• Methodik zur Berechnung des Bioökonomiepotenzials in Deutschland
• Methodik zur Bewertung des nachhaltigen Bioökonomiepotenzials von Ressourcen
• Weitere ähnliche Themen oder eigene Themenvorschläge möglich

Dein Profil

• Zuverlässig, strukturiert und kreativ
• Interesse am wissenschaftlichen Arbeiten
• Interesse an Nachhaltigkeit, Ökobilanzierung und Bioökonomie
• Bachelor oder Masterstudium an der LUH in einer technischen oder naturwissenschaftlichen Fachrichtung
• Idealerweise erste Erfahrungen mit Ökobilanzsoftware (z. B. LCA for Experts)

Startzeitpunkt ist jederzeit möglich.

Hintergrund

Viele Kunststoffbauteile bestehen aus sogenannten Blends. Diese beschreiben eine physikalische Mischung unterschiedlicher Polymere mit dem Vorhaben, gezielt von den Eigenschaften der einzelnen zugesetzten Polymere zu profitieren. In teilkompatiblen Systemen verteilt sich dabei das mengenmäßig in geringerem Anteil vorkommende Polymer in dem Polymer mit dem dominerenden Mengenanteil. Abhängig von den Verträglichkeitseigenschaften des Blends bilden sich unterschiedlich große Einschlüsse des gelösten Polymers in der Mischung aus, was wiederum einen maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des entstehenden Produkts hat (siehe Abbildung 1). Die feine Verteilung („Dispersion“) des gelösten Polymers ist dabei der wünschenswerte Zustand, da so die Vorteile beider Polymere optimal genutzt werden können. Bei der Entstehung des Polymergefüges spielen jedoch nicht nur die chemischen Beziehungen der Polymere eine Rolle. Durch Variationen von Prozessführungsparametern lassen sich gezielte Änderungen der Phasenmorphologie, also der Verteilung der Polymere in der Mischung, erreichen.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll der Einfluss von Prozessführungsparametern wie der Abzugsgeschwindigkeit, Düsendurchmesser, Schneckendrehzahl oder Durchsatz bei der Extrusion von teilkompatiblen Polymeren auf ihre Phasenmorphologie untersucht werden.

Die vorgesehenen Arbeitspakete umfassen:

• Durchführung einer Literaturrecherche zum Stand der Technik bei der Extrusion von Polymerblends und der Ermittlung relevanter Einflussgrößen,
• Ausarbeitung eines geeigneten Versuchsplans,
• Praktische Durchführung der Extrusionsversuche und Analyse des Polymergefüges mittels Rasterelektronenmikroskop & Kerbschlagbiegeuntersuchung,
• Auswertung und Diskussion der Versuchsergebnisse, sowie
• Ableitung von Empfehlungen für die Prozessführung in der Extrusion teilkompatibler Blends.

Erforderliche Kenntnisse

Grundkenntnisse zu Kunststoffen und ihrer Verarbeitung wären vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig. Erfahrung mit wissenschaftlicher Versuchsplanung und -durchführung im Laborumfeld wäre ebenfalls von Nutzen. Darüber hinaus sollte Bereitschaft zur praktischen Arbeit und Analyse von Materialproben bestehen.

Bewerbung & Rückfragen

Bei Interesse bitte Rückmeldung an M. Sc. Simon Lowitzki (lowitzki@ikk.uni-hannover.de). Die Abschlussarbeit ist zum nächst möglichen Zeitpunkt zu vergeben. Gerne kann die Ausschreibung nach Rücksprache noch an individuelle Wünsche oder Rahmenbedingungen angepasst werden.

Hintergrund & Aufgabenstellung

Das Recycling von Textilfasern gewinnt zunehmend an Bedeutung, da die Modeindustrie und der Textilverbrauch erhebliche Umweltauswirkungen haben. Alleine im Jahr 2018 wurden 107 Millionen Tonnen Fasern für diverse Textilbranchen hergestellt, davon sind mehr als 50 % Polyesterfasern. In der Verarbeitung werden diese allerdings mit anderen Mischgeweben und unterschiedlichster Additivierung kombiniert, was die Entwicklung komplexer Recyclingstrategien erfordert. Insbesondere das mechanische Recycling steht im Fokus der Forschung. Um ein hochwertiges Rezyklat herstellen zu können, sind häufig Optimierungen von bspw. der mechanischen Eigenschaften, oder auch der Verarbeitbarkeit notwendig um einen stabilen Prozess durchführen zu können.

Beim mechanischen Recycling können in den ursprünglichen Textilien enthaltene Additive in das Rezyklat übergehen. Diese können das thermische Verhalten, die Schmelzviskosität oder die Fließfähigkeit beeinflussen und dadurch die Prozessfähigkeit während des Recyclings beeinträchtigen oder verändern.

Zielsetzung

Die Erforschung von Methoden zur Optimierung und Verarbeitbarkeit eines Rezyklats ist entscheidend, um die Akzeptanz von recycelten Textilprodukten zu erhöhen und die Kreislaufwirtschaft im Textilsektor voranzutreiben.  Das Ziel der ausgeschriebenen Forschungsarbeiten/Abschlussarbeiten ist es, den Einfluss verschiedener Verarbeitungshilfsmittel in der Kunststoffverarbeitungen auf die Umsetzung einer Prozessfähigkeit praktisch zu untersuchen und zu bewerten.

Dein Profil

Voraussetzung für die Einstellung ist die gültige Immatrikulation in einem natur- oder ingenieurwissenschaftlichen Studiengang. Sie interessieren sich für Kunststoffe, arbeiten gerne praktisch und haben bereits erste Erfahrungen im Bereich Kunststofftechnik, Recycling, polymerchemische Analytik bspw. durch Praktika, Ausbildung, Studium oder Teilnahme an den Lehrveranstaltungen des IKK.

Sie sind in der Lage im Team oder selbstständig, verantwortungsbewusst zu arbeiten. Eine zuverlässige und konzentrierte Arbeitsweise sowie ein hohes Maß an Leistungsbereitschaft und Flexibilität zeichnen Sie aus.

Bewerbungen & Rückfragen

Bei Interesse richten Sie bitte Ihre Bewerbung (Notenspiegel & Lebenslauf) an M. Sc. Sahra Pogrzeba (pogrzeba@ikk.uni-hannover.de). 

Startzeitpunkt ist jederzeit möglich.

Hintergrund

Kunststoffe unterliegen während ihrer Nutzung sowie ihrer Verweildauer in der Umwelt einem Alterungsprozess. Unter „Altern“ versteht man die allmähliche Veränderung der Materialeigenschaften durch äußere Einflüsse wie Sauerstoff, Licht, Wärme oder mechanische Beanspruchung. Diese Einflüsse führen zu strukturellen Veränderungen im Material.

Ein zentraler Alterungsmechanismus ist die Reaktion des Kunststoffs mit Sauerstoff aus der Luft. Dabei entstehen neue chemische Gruppen, insbesondere sogenannte Carbonylgruppen (C=O). Diese weisen eine höhere elektrische Polarität auf als die ursprünglichen Gruppen vieler Kunststoffe. Ihr Auftreten wird daher als Indikator für den Fortschritt der Alterung gewertet.

Mit geeigneten analytischen Methoden lässt sich die Veränderung der Polarität von Kunststoffoberflächen erfassen. Mittels Infrarotspektroskopie kann der Anteil der neu gebildeten Carbonylgruppen bestimmt werden. Ergänzend werden Kontaktwinkelmessungen eingesetzt, um die Benetzbarkeit der Oberfläche und damit deren Polarität zu charakterisieren. Weitere Verfahren, etwa Fluoreszenzmethoden, sind ebenfalls von der Polarität abhängig und verfolgen dasselbe Ziel.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll die Veränderung der Oberflächenpolarität gealterter Kunststoffe anhand von drei analytischen Methoden gegenübergestellt und bewertet werden. Die Ergebnisse werden in Abhängigkeit vom Material (polar/unpolar), der Probenform (Oberfläche/Partikel) sowie dem Alterungszustand (Neuware/gealtert) diskutiert.

• Durchführung einer Literaturrecherche
• Erweiterung bestehender Infrastruktur um Fluoreszenzmikroskopie mit NileRed Experimentelle Durchführung von FTIR-Spektroskopie, Kontaktwinkelmessungen und Fluoreszenzmikroskopie sowie Darstellung der Oberflächenveränderungen mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM)
• Auswertung und Diskussion der Versuchsergebnisse
• Ableitung und Bewertung der Übertragbarkeit bzw. Vergleichbarkeit zwischen den Verfahren

Dein Profil

Voraussetzung für die Einstellung ist die gültige Immatrikulation in einem natur- oder ingenieurwissenschaftlichen Studiengang. Grundkenntnisse im Bereich Kunststofftechnik, Polymerchemie oder Materialwissenschaften sind von Vorteil. Erwartet werden zudem eine zuverlässige, selbstständige und strukturierte Arbeitsweise sowie Freude am wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten.

Bewerbung & Rückfragen

Bei Interesse gerne Rückmeldungen an M. Sc. Pascal Born (born@ikk.uni-hannover.de). Das Arbeitsthema ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu vergeben.

Hintergrund

Pufferlösungen werden in Alterungsversuchen eingesetzt, um den pH-Wert über lange Zeiträume möglichst konstant zu halten. Der pH-Wert ist dabei ein zentraler Umweltparameter, da er sowohl chemische Abbauprozesse im Kunststoff als auch biologische Aktivität beeinflussen kann. In wässrigen Systemen ist der pH-Wert jedoch nicht statisch: Gasaustausch mit der Atmosphäre (CO₂-Aufnahme/-Abgabe), Verdunstung, Ionenaustausch sowie mikrobielle Stoffwechselprozesse können im zeitlichen Verlauf zu relevanten Verschiebungen führen.

In salzigen Medien werden diese Effekte zusätzlich durch die hohe Ionenstärke überlagert. Dadurch können sich sowohl das Puffergleichgewicht als auch die Messbarkeit des pH-Wertes verändern. Für verlässliche Alterungsstudien ist daher nicht nur ein Ziel-pH zu definieren, sondern insbesondere zu prüfen, wie stabil dieser unter praxisnahen Bedingungen über Wochen bis Monate aufrechterhalten werden kann.

Zur Einstellung definierter pH-Bereiche eignen sich sogenannte Good‘s-Puffer, da sie im Vergleich zu klassischen Puffern eine hohe chemische Stabilität aufweisen. Dennoch sind auch Good‘s-Puffer nicht automatisch „inert“: Die effektive Wirkung ist abhängig von Temperatur und Ionenstärke. In offenen Systemen kann die Pufferkapazität zudem durch kontinuierlichen CO2- Transfer beeinträchtigt werden. Gleichzeitig kann die Wahl und Einstellung des Puffers die Versuchsbedingungen verändern (z. B. durch mögliche Nebenreaktionen).

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll die Langzeitstabilität ausgewählter Puffersysteme in Süß- und Salzwasser systematisch untersucht werden. Dazu werden definierte pH-Bedingungen eingestellt und der zeitliche Verlauf des pH-Wertes sowie begleitende Veränderungen (z. B. Trübungen/Präzipitate, Leitfähigkeit, Hinweise auf biologische Aktivität) dokumentiert. Ziel ist es, Puffersysteme und Konzentrationsbereiche zu identifizieren, die eine ausreichende pH-Konstanz gewährleisten und die Versuchsbedingungen möglichst wenig durch chemische oder biologische Nebenwirkungen verfälschen.

• Überwachung und Bewertung der Langzeitstabilität von drei Puffersysteme.
• Bewertung des Einflusses verschiedener Randbedingungen (Temperatur, Konzentration)
• Untersuchung einer exponierten Kunststoffprobe im Vergleich (FTIR, DSC, REM)

Dein Profil

Voraussetzung für die Einstellung ist die gültige Immatrikulation in einem natur- oder ingenieurwissenschaftlichen Studiengang. Grundkenntnisse im Bereich Kunststofftechnik, Polymerchemie oder Materialwissenschaften sind von Vorteil. Erwartet werden zudem eine zuverlässige, selbstständige und strukturierte Arbeitsweise sowie Freude am wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten.

Bewerbung & Rückfragen

Bei Interesse gerne Rückmeldungen an M. Sc. Pascal Born (born@ikk.uni-hannover.de). Das Arbeitsthema ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu vergeben.

Hintergrund

Das Erhitzen und Abkühlen von Polymeren führt zur Kristallisation, bei der sich Polymerketten aus der Schmelze zu geordneten kristallinen Bereichen (Sphärolithen) organisieren. Struktur und Ausprägung dieser Kristallite bestimmen maßgeblich mechanische, thermische und optische Eigenschaften des Materials.

Während der Nutzung und Lagerung unterliegen Polymere Alterungsprozessen infolge von Sauerstoff, UV-Strahlung, Wärme oder mechanischer Beanspruchung. Diese Prozesse können Kettenspaltungen oder Zwischenvernetzungen verursachen und damit die Länge der Ketten sowie die Kettenbeweglichkeit verändern. Beide Effekte wirken sich unmittelbar auf das Kristallisationsverhalten aus.

Zur Charakterisierung dieser Veränderungen stehen komplementäre analytische Methoden zur Verfügung. Die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) beschreibt die Kristallisation quantitativ über Schmelz- und Kristallisationsenthalpien sowie charakteristische Temperaturen. Die Heiztischmikroskopie erlaubt hingegen die direkte visuelle Beobachtung der Keimbildung, des Kristallwachstums und möglicher morphologischer Besonderheiten in Echtzeit.

Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Arbeit soll das Kristallisationsverhalten gealterter Kunststoffe systematisch untersucht und die Ergebnisse aus Heiztischmikroskopie und DSC miteinander korreliert werden. Ziel ist es, den Einfluss unterschiedlicher Alterungszustände auf Keimdichte, Wachstumsraten und Kristallmorphologie sowie auf thermische Kenngrößen zu bewerten.

• Durchführung und Auswertung von Heiztischmikroskopie (Bestimmung definierter Kennwerte wie Keimdichte und Wachstumsrate)
• Auswertung von DSC-Messdaten
• Korrelation mikroskopischer Beobachtungen mit kalorimetrischen Ergebnissen
• Ergänzende Charakterisierung der Alterung mittels FTIR und/oder REM
• Literaturrecherche sowie Auswertung und Diskussion der Ergebnisse

Dein Profil

Voraussetzung für die Einstellung ist die gültige Immatrikulation in einem natur- oder ingenieurwissenschaftlichen Studiengang. Grundkenntnisse im Bereich Kunststofftechnik, Polymerchemie oder Materialwissenschaften sind von Vorteil. Erwartet werden zudem eine zuverlässige, selbstständige und strukturierte Arbeitsweise sowie Freude am wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten.

Bewerbung & Rückfragen

Bei Interesse gerne Rückmeldungen an M. Sc. Pascal Born (born@ikk.uni-hannover.de). Das Arbeitsthema ist zum nächstmöglichen Zeitpunkt zu vergeben.

Hintergrund

Mit dem Ziel der Förderung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft sowie der Ressourcenschonung gewinnt der Einsatz von Rezyklaten zunehmend an Bedeutung. Zudem soll durch die Reduzierung der Materialvielfalt, also der Verwendung von weniger verschiedenen Werkstoffe in einem Produkt, die Recyclingfähigkeit verbessert werden. Aus diesem Grund ist eine Aufgabe im Hinblick auf die Ressourcenschonung die Entwicklung von nachhaltigeren Mobilitätslösungen. Besonders mit der kommenden verpflichtenden Altfahrzeugverordnung, in der die Verwendung von Closed-Loop-Rezyklaten in Neuwagen durch Einsatzquoten vorgeschrieben ist, nimmt die Erzeugung von hochwertigen Rezyklaten aus Polypropylen (PP) eine immer wichtigere Rolle ein. Zur Sicherung der Inputquellen muss deswegen eine industriell umsetzbare Recyclingmethode entwickelt werden, die die hohen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie erfüllt. 

Problemstellung

Für eine erfolgreiche Umsetzung steht der aktuelle Recyclingprozess vor zwei Herausforderungen. Zum einen sind Automobilbauteile oftmals zur schwarzen Färbung mit Ruß versetzt, was zu Problemen bei den herkömmlichen Sortierprozessen zur Detektion der jeweiligen Kunststoffe führt. Diese basieren in der Regel auf spektroskopischen Methoden durch die Messung der Reflexion von Licht. Da schwarze Kunststoffe das Licht absorbieren stoßen diese Methoden an ihre Grenzen. Das zweite Problem sind die veränderten Materialeigenschaften der Rezyklate im Vergleich zur Neuware in den Bauteilen. Aufgrund der Umwelteinflüsse während des Lebenszyklus eines Autos kommt es zu Veränderungen der Materialeigenschaften. Unter anderem UV-Strahlung und Temperaturwechsel können zu einer Degradation der Polymerketten führen, was die Eigenschaften des Rezyklats verschlechtert und damit den Einsatz in bestimmten Anwendungsgebieten mit hohen Anforderungen verhindert. Der Stand der Technik zur Bestimmung der Rezyklateigenschaften basiert auf Laborprüfungen von Stichproben. Das führt dazu, dass man nur einen sehr kleinen Teil des Rezyklats charakterisiert und Ergebnisse auf die Gesamtheit überträgt. Besonders bei den üblicherweise sehr heterogenen Rezyklatinputströmen ist diese Momentausnahme oftmals nicht aussagekräftig und daher mit Risiken behaftet.

Ziel

Ein Ansatz ist daher, bereits im Extrusionsprozess mittels spektroskopischer Methoden eine Inline-Charakterisierung durchzuführen. Dies bringt den Vorteil, dass nahezu der komplette Materialstrom in Echtzeit analysiert werden kann. Daher sollen im Rahmen dieser Arbeit eine Studie zu der Bestimmung des Degradationszustandes direkt im Extrusionsprozess mittels Raman-Spektroskopie durchgeführt werden. Dafür soll unter anderem eine Parameteroptimierung der Messbedingungen durchgeführt werden, um ein robustes Messsystem für ein großes Spektrum an Inputströmen zu entwickeln. Anschließend soll durch eine systematische Untersuchung einerseits der Einfluss unterschiedlicher Füllstoffe (z.B. Ruß, Talkum, Glasfaser) und andererseits der Einfluss der Alterung auf die spektroskopischen Messergebnisse untersucht werden. Anhand von verschiedenen Methoden zur künstlichen Alterung von Kunststoffen (wie Klimawechselzyklen, Luftfeuchtigkeit oder UV-Strahlung) sollen Degradationszustände simuliert werden, diese anschließend untersucht und die Messergebnisse ausgewertet werden. Ziel ist es, eine Korrelation zwischen den Spektren und den Degradationszuständen bzw. Materialeigenschaften zu detektieren.

Aufgabenstellung

• Einarbeitung in Degradationsmechanismen von Kunststoffen.
• Analyse bestehender spektroskopischer Methoden (Fokus: Raman)
• Durchführung von Vorversuchen an einem Laborextruder basierend auf der Literaturrecherche an definierten Proben.
• Erstellung eines Versuchsplans (Berücksichtigung von Füllstoffen und Alterungszuständen).
• Herstellung von Compounds mittels Extrusion und künstliche Alterung der Proben in Klimaschränken.
• Durchführung der Hauptversuche im Extruder mit den gealterten Proben.
• Auswertung der Messdaten unter Verwendung geeigneter chemometrischer Methoden.
• Bestimmung von Zusammenhängen zwischen den Messdaten und den Materialzuständen.

Dein Profil

• Grundkenntnisse im Bereich der Kunststofftechnik und/oder Polymerchemie von Vorteil.
• Zuverlässige, selbstständige, strukturierte und eigenverantwortliche Arbeitsweise.
• Spaß am wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten.

Die Arbeit soll in engem Kontakt mit dem Betreuer am IKK und von ThermoFisher Scientific durchgeführt werden.

Du hast Interesse an dem Thema? Dann melde dich bei mir oder schicke direkt deine Bewerbungsunterlagen an:

Hintergrund

Mit dem Ziel der Förderung einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft sowie der Ressourcenschonung gewinnt der Einsatz von Rezyklaten zunehmend an Bedeutung. Zudem soll durch die Reduzierung der Materialvielfalt, also der Verwendung von weniger verschiedenen Werkstoffe in einem Produkt, die Recyclingfähigkeit verbessert werden. Aus diesem Grund ist eine Aufgabe im Hinblick auf die Ressourcenschonung die Entwicklung von nachhaltigeren Mobilitätslösungen. Besonders mit der kommenden verpflichtenden Altfahrzeugverordnung, in der die Verwendung von Closed-Loop-Rezyklaten in Neuwagen durch Einsatzquoten vorgeschrieben ist, nimmt die Erzeugung von hochwertigen Rezyklaten aus Polypropylen (PP) eine immer wichtigere Rolle ein. Zur Sicherung der Inputquellen muss deswegen eine industriell umsetzbare Recyclingmethode entwickelt werden, die die hohen Qualitätsanforderungen der Automobilindustrie erfüllt.

Problemstellung

Für eine erfolgreiche Umsetzung steht der aktuelle Recyclingprozess vor drei Herausforderungen. Zum einen sind Automobilbauteile aus PP oftmals zur schwarzen Färbung und Stabilisierung mit Ruß versetzt, was zu Problemen bei den herkömmlichen Sortierprozessen zur Detektion der jeweiligen Kunststoffe führt. Diese basieren in der Regel auf spektroskopischen Methoden und basierend auf der Messung der Reflexion von Licht. Da schwarze Kunststoffe das Licht absorbieren stoßen diese Methoden an ihre Grenzen. Das zweite Problem sind die veränderten Materialeigenschaften der Rezyklate im Vergleich zur Neuware in den Bauteilen. Aufgrund der Umwelteinflüsse während des Lebenszyklus eines Autos kommt es zu Veränderungen der Materialeigenschaften. Unter anderem UV-Strahlung und Temperaturwechsel können zu einem unterschiedlichen Grad an Degradation der Polymerketten führen, entsprechend verschlechtern sich die Eigenschaften des Rezyklats. Zuletzt werden bauteilspezifische Compounds mit unterschiedlichen Additiven eingesetzt, die jedoch eine Verwendung in neuen Bauteilen einschränken, da z. B. ein variierender Talkumanteil im Rezyklat zu einer Variation der Maßhaltigkeit führt.

Ziel

Daher sollen im Rahmen dieser Arbeit verschiedene spektroskopische Labormethoden (wie z.B. FTIR, Raman und NIR) angewendet werden, um deren Eignung hinsichtlich der Bestimmung von Alterung in Abhängigkeit der zugesetzten Füllstoffe und deren Massenanteil zu untersuchen. Dafür soll unter anderem eine Parameteroptimierung der Messbedingungen durchgeführt werden, um die Auswirkungen der Degradation optimal untersuchen zu können. Anhand von verschiedenen Methoden zur künstlichen Alterung von Kunststoffen (wie Klimawechselzyklen, Luftfeuchtigkeit oder UV-Strahlung) sollen Degradationszustände simuliert werden und anschließend untersucht und die Messergebnisse ausgewertet werden.

Aufgabenstellung

• Untersuchung der Mechanismen und Charakterisierungsmethoden zur Degradation von PP-Kunststoffen und Compounds.
• Erstellung eines Anforderungsprofils und einer Zielstellung zur Bewertung der Eignung verschiedener Verfahren.
• Durchführung von Vorversuchen basierend auf der Literaturrecherche an definierten Proben.
• Aufstellung eines detaillierten Versuchsplans für die Hauptuntersuchung, der alle relevanten Parameter (Füllstoffe, Alterungszustände) abdeckt.
• Analyse der hergestellten und gealterten Proben mit den ausgewählten Messmethoden sowie Durchführung weiterführender Materialuntersuchungen zur spezifischen Bestimmung des Degradationszustands und der Eigenschaftsänderungen.
• Auswertung der Messdaten unter Verwendung geeigneter chemometrischer Methoden.
• Bestimmung von Zusammenhängen zwischen den Messdaten und den Materialzuständen.

Dein Profil

• Grundkenntnisse im Bereich der Kunststofftechnik und/oder Polymerchemie von Vorteil.
• Zuverlässige, selbstständige, strukturierte und eigenverantwortliche Arbeitsweise.
• Spaß am wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten.

Die Arbeit soll in engem Kontakt mit dem Betreuer am IKK und dem Fraunhofer WKI durchgeführt werden.

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Hintergrund und Aufgabenstellung

Für Unternehmen ist es aktueller denn je sich mit den Umweltauswirkungen ihrer Produkte, aber auch ihrer gesamten Firma zu beschäftigen. Neben gesetzlichen Vorgaben gilt es vor allem auch die Anforderungen der Kunden sowie Mitarbeiter an ein nachhaltigeres Handeln zu erfüllen. Um detaillierte bzw. betriebsspezifische Nachhaltigkeitsbewertungen durchführen zu können, ist es unerlässlich sich mit den intern vorhandenen Produktionsprozessen auseinanderzusetzen. Unter all den verarbeitenden Industriezweigen sticht die Kunststoffindustrie dabei als eine der energieintensivsten heraus. Insbesondere die in der Serienfertigung eingesetzten Extrusions- und Spritzgießverfahren sind mit einem Anteil von 80 % an der gesamten Kunststoffverarbeitungsindustrie der Haupttreiber der immensen Energieaufwände.

Beim DCIM-Verfahren handelt es sich um ein Spezialverfahren, welches die kunststoffverarbeitenden Verfahren Extrusion und Spritzguss in einer Maschine kombiniert. Dafür wird ein Einschnecken- Extruder an eine Standard-Spritzgießmaschine adaptiert, um die Inline-Compoundierung von Thermoplasten zu ermöglichen. Dieser Schritt schafft besondere Flexibilität in der Rezeptur- Entwicklung von Kunststoff-Compounds und verringert gleichzeigt auch den Materialverlust durch die Reduktion von Anfahrprozessen. Jedoch ist noch nicht nachgewiesen, ob das DCIM-Verfahren auch einen energetischen Vorteil gegenüber der klassischen Kunststoffverarbeitung besitzt, bei der erst Granulat in der Extrusion hergestellt und anschließend im Spritzgießen verarbeitet wird.

Innerhalb dieser Arbeit sollen daher die signifikanten energetischen Maschinenkomponenten, Zyklusphasen sowie Prozessparameter nachgewiesen werden. Dabei sollen sowohl unterschiedliche Materialien als auch Spritzgießbauteile und Werkzeugkonzepte berücksichtigt werden. Aufgrund des Umfanges der Tätigkeiten ist auch eine weiterführende Bearbeitung des Themas im Rahmen einer Promotion denkbar/gewünscht.

Zielsetzung

• Verständnis über die wichtigsten Parameter zur Leistungs- und Prozesscharakterisierung einer DCIM Spritzgießmaschine
• Erstellung eines DoE-basierten Versuchsplans zum Nachweis der energetisch signifikanten Prozessgrößen
• Untersuchung unterschiedlicher Materialien und Bauteile

Beispielhafte Gliederung/Arbeitspakete

• Literaturrecherche zur Spritzgießverarbeitung von Kunststoffen
  • Spezialverfahren DCIM
  • Wichtigste energetische Kennwerte und Parameter
  • Einfluss der Spritzgießparameter auf die Bauteilqualität
• Beschreibung des verbauten Messkonzepts und Erarbeitung automatisierter Auswertungsmöglichkeiten
• Herausstellung der energetisch signifikanten Verbraucher sowie Prozessparameter
• Schriftliche Dokumentation und Präsentation der Arbeit

Dein Profil

• Grundkenntnisse im Bereich der Kunststofftechnik
• Zuverlässige, selbstständige, strukturierte und eigenverantwortliche Arbeitsweise
• Spaß am wissenschaftlichen und experimentellen Arbeiten
• Interesses an praktischen Versuchen

Die Arbeit soll in engem Kontakt mit dem Betreuer am IKK durchgeführt werden.

Umfang der Arbeit orientiert sich an der Art der Abschlussarbeit.

Du hast Interesse an dem Thema? Dann melde dich bei mir oder schicke direkt deine Bewerbungsunterlagen an kerkenberg@ikk.uni-hannover.de!