Entwicklung eines beidseitig gekoppelten Materialmodells zur Charakterisierung idealer Prozessparameter anwendungsoptimierter Schäume
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
Mechanik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Anwendungsoptimierte Materialien wie zelluläre Medien bringen eine größere Nachhaltigkeit und Kostenersparnis als bisherige Materialien. Das motivierte die Beschichtung auf offenporigen PU-Schäumen mittels Elektrodeposition zu Hybridschäumen. Stofftransportlimitierungen bewirken während des Elektrodepositionsprozesses deutliche Beschichtungsinhomogenitäten. In diesem Projekt wurden die Einflussparameter auf den Elektrodepositionsprozess ermittelt und optimiert. Das durchflusskontrollierte, elektrochemische Verfahren wurde im Rahmen des Projektes auf Probengrößen von 210 mm im Durchmesser und einer Dicke von 40 mm hochskaliert. Ziel war die Entwicklung eines beidseitig gekoppelten makroskopischen Materialmodells zur Beschreibung des Elektrodepositionsprozesses. Zur Weiterentwicklung des Elektrodepositionsprozesses von PU-Schäumen wurde eine elektrochemische Beschichtungszelle gebaut und mit Hilfe unterschiedlicher Parametersätze Schäume beschichtet. Für eine zeit- und kostengünstige Messmethode der Beschichtungsdicke wurde ein neues Verfahren zur semi-zerstörungsfreien Bestimmung der Beschichtungsdicke von Hybridschäumen verwendet. Dazu wurde ein Versuchsstand für Hall-Sondemessungen und Panoramamikroskopie aufgebaut. Der Einfluss der Parameter Geschwindigkeit, Diffusionskonstante, elektrisches Feld und Senkkonstante auf den Elektrodepositionsprozess und auf die resultierende Schichtdickenhomogenität wurden mit Hilfe eines einseitig gekoppelten makroskopischen Materialmodells formuliert. Das Materialmodell wurde implementiert und der Elektrodepositionsprozess simuliert. Über das Projekt hinaus wurde in Kooperationen zudem eine künstliche, stochastische Struktur eines offenzelligen Schaums hergestellt, die in reproduzierbarer Qualität mittels neuartiger 3D-Druck-Technik gedruckt werden kann. Durch die Nutzung derselben Geometrie können zukünftig Charakterisierungen mit höherer Vergleichbarkeit durchgeführt werden, sodass die Herstellungsbedingungen noch weiter verbessert werden können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Konstruktion eines Durchflussversuches zur Ermittlung der Permeabilität von Schäumen
John, K.
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Wärmebehandlung von Ni/PU-Hybridschäumen und Untersuchung der Auswirkungen auf Gefügestruktur und makromechanische Eigenschaften
Fries, M.
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Applicability of correlated digital image correlation and infrared thermography for measuring mesomechanical deformation in foams and auxetics. GAMM-Mitteilungen, 45(3-4).
Grednev, Sergej; Bronder, Stefan; Kunz, Francesco; Reis, Martin; Kirsch, Susanne‐Marie; Welsch, Felix; Seelecke, Stefan; Diebels, Stefan & Jung, Anne
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Investigation of the Structural Coating Homogeneity in Open‐Porous Nickel/Polyurethane Hybrid Foams Produced by Flow‐Controlled Electrodeposition. Advanced Engineering Materials, 24(11).
Kunz, Francesco & Jung, Anne
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Korrelation der mikroskopischen Beschichtungsdicke von offenporigen Hybridmetallschäumen mit computertomographischen Aufnahmen und ihrer magnetischen Remanenz
Lindner, L.
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Evaluation of a Local Acoustic Resonance Method for Coating Thickness Determination on Stochastic Metal Hybrid Foams. Advanced Engineering Materials, 26(24).
Kollmannsperger, Lea S.; Kunz, Francesco; Becker, Michael M.; Jung, Anne & Fischer, Sarah C. L.
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Remanent Magnetic Field Scanning of Coating‐Graded Hybrid Foams. Advanced Engineering Materials, 26(24).
Kunz, Francesco; Ibrahim, Bashar; Becker, Michael M.; Gao, Haibin; Fischer, Sarah C. L. & Jung, Anne
