Studien-/Abschlussarbeit - Materialqualifizierung von Inkjet-Tinten für die Luft- und Raumfahrt

Ausschreibung für die Fachrichtungen wie z. B.: Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbau, Wirtschaftsingenieurwesen, Materialwissenschaft, Druckengineuer, Chemieingenieurwesen, Naturwissenschaftliche, technische Studiengänge oder vergleichbare.

Wir bieten eine spannende Gelegenheit für Studierende, ihre Abschlussarbeit (Bachelor oder Master) im Bereich Additive Fertigung am Fraunhofer IPA zu verfassen. Unser Fokus liegt auf der Qualifizierung von innovativen, hochviskosen Materialien für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, die mit fortschrittlichen Tintenstrahldrucksystemen verarbeitet werden können. Ziel der Arbeit ist es, die Eigenschaften und Eignungen dieser Materialien für den Einsatz im Weltraum zu untersuchen, einschließlich der Entwicklung und Durchführung von spezifischen Tests wie Ausgasungstests.

Digitale Drucktechnologien werden bereits weit über Officeanwendungen hinaus eingesetzt. Insbesondere die Piezo-Inkjet-Technologie, mit der kleinste Materialtröpfchen in einem äußerst effizienten Verfahren berührungslos aufgebracht werden können, eröffnet auch neue Möglichkeiten für funktionale Anwendungen wie zum Beispiel dem Drucken von leitfähigen Strukturen.

Eine neue Tinte auf einem neuem Druckkopf zu verarbeiten, ist in den meisten Fällen mit viel Aufwand verbunden, da hierfür die sog. Waveform (die Spannungssignale, das der Druckkopf erhält, um die Tinte in sauberen Tröpfchen auszustoßen) in einem zeitaufwändigen Prozess ermittelt werden muss. Dazu wird die Tropfenbildung mit einer Kamera beobachtet (sog. Dropwatching) und verschiedene Parameter (z.B. Temperatur, Pulsspannung, Pulsdauer etc.) werden variiert. Dabei wird der Einfluss der Änderungen bzw. der Parameter auf die Tropfenbildung analysiert. Durch schrittweise Anpassung der Parameter kann so eine geeignete Waveform ermittelt werden.

Trotz diverser Analysemethoden ist es noch nicht möglich eine geeignete Waveform nur durch Materialvoruntersuchungen zu bestimmen. Es sollen Zusammenhänge zwischen Materialeigenschaften und Waveform ermittelt werden, um so zukünftig bei neuen Materialein schneller eine Waveform zu ermitteln.

Was Sie bei uns tun

• Durchführung einer Forschungsarbeit zur Charakterisierung und Qualifizierung von hochviskosen, druckbaren Materialien für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt
• Entwicklung von Testverfahren zur Beurteilung der Weltraumtauglichkeit der Materialien, einschließlich der Durchführung von Ausgasungstests
• Analyse der rheologischen Eigenschaften und der Druckfähigkeit von Materialien mit Hilfe moderner Testgeräte
• Dokumentation und Interpretation der Forschungsergebnisse, sowie Ableitung von Schlussfolgerungen und Handlungsempfehlungen

Im ersten Schritt sollen folgende Eigenschaften für mehrere Tinten systemtatisch analysiert werden.
Materialforschung und Messungen:

• Durchführung von rheologischen und viskoelastischen Messungen mit Rheometer
• Charakterisierung von Materialien, einschließlich Partikelgrößenverteilung, Partikel- und Fluidstabilität, Oberflächenspannung und UV-Härtungseigenschaften, Impulsantwortverhalten

Im nächsten Schritt sollen dann die Zusammenhänge zwischen Waveform und Messergebnissen identifiziert werden und ein einfaches Modell soll abgeleitet werden (z. B. mittels DoE). Dieses Modell soll es ermöglichen für neue Tinten eine Waveform deutlich schneller zu ermitteln.

Anschließend Drucktests und Entwicklung von Demonstratoren:

• Unterstützung bei der Gestaltung und dem Druck eines Demonstrators für funktionale inkjetgedruckte Strukturen
• Durchführung von Drucktests, einschließlich Tropfenbeobachtung, Strahlungsanalyse und Druckauflösungsberechnungen
• Bewertung des Sinterns von gedruckten Strukturen (z.B. mit THz-Technologien)

Wir suchen Ihre Unterstützung!

Wenn wir Ihr Interesse geweckt haben, bewerben Sie sich jetzt über unser Online-Portal. Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung!

Was Sie mitbringen

• Grundkenntnisse in Rheologie, Materialwissenschaft und Tintenstrahldrucktechnologien
• Erfahrung in der Durchführung von Materialtests und im Bereich Versuchsplanung
• Erfahrung mit Materialien, die für die Luft- und Raumfahrt geeignet sind, ist von Vorteil
• Analytische Fähigkeiten und Genauigkeit
• Sorgfältige und strukturierte Arbeitsweise
• Eigenständiges Arbeiten z.B. bei der Durchführung und Auswertung von Versuchen und Messungen im Labor
• Interesse zum Thema Digitaldruck – Piezo-Inkjet
• Sprachen: Deutsch (mind. B1) & Englisch

Was Sie erwarten können

• Eine praxisorientierte Forschungserfahrung in einem dynamischen und innovativen Umfeld
• Zugang zu modernster Technologie und hochmoderner Laborausstattung
• Zusammenarbeit mit einem engagierten und interdisziplinären Team
• Die Möglichkeit, an einem Projekt mit realen Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt mitzuwirken
• Eine angemessene Vergütung während Ihrer Thesis-Arbeit
• Unterstützung durch erfahrene Wissenschaftler und Fachleute während Ihrer gesamten Arbeit
• Praktische Erfahrung mit modernsten Tintenstrahldrucktechnologien sammeln

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt.

Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt die Fraunhofer-Gesellschaft eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. 

Haben wir Ihr Interesse geweckt? Dann bewerben Sie sich jetzt online mit Ihren aussagekräftigen Bewerbungsunterlagen. Wir freuen uns darauf, Sie kennenzulernen! 

Wir stehen Ihnen jederzeit zur Verfügung, um Ihnen bei Fragen und Problemen weiterzuhelfen.

Bitte senden Sie Ihren Lebenslauf, Ihr Anschreiben und Ihre Studiennachweise an laura.cirstea@ipa.fraunhofer.de

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Kennziffer: 74285