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Beschreibung

In der Europäischen Union (EU) produzieren wir jährlich mehr als 2,5 Milliarden Tonnen Abfall. Als Teil des Green Deals hat die EU in 2020 den neuen Aktionsplan für Kreislaufwirtschaft aufgelegt. Ein wichtiger Aspekt einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft ist das nachhaltige Recycling von Abfallstoffen zu neuwertigen Stoffen für die Wiederverwertung. Mit Hilfe moderner thermochemischer Recycling-Verfahren wie plasma-unterstützten Vergasungsprozessen lassen sich Abfälle jeder Art bei sehr hohen Temperaturen in ihre Grundbestandteile zersetzen und über direkt angeschlossene Syntheseanlagen zu einer Vielzahl hochwertiger Grundchemikalien verarbeiten (= Waste-to-Chemicals).

Im Rahmen dieser Arbeit soll ein additiv gefertigter Plasmabrenner mit optimierter Elektrodenkühlung für den Einsatz in Waste-to-Chemicals-Prozessen entwickelt werden. Hierzu ist in einem ersten Schritt eine Literaturrecherche durchzuführen, um existierende Plasmabrenner-Konzepte zu analysieren und sich in das Themenfeld des Additive Manufacturing / 3D Drucks einzuarbeiten. Im nächsten Schritt soll das bestgeeignete Plasmabrenner-Konzept ausgewählt und das Lastenheft des Plasmabrenners entsprechend definiert werden. Auf Basis des Lastenhefts kann im nächsten Schritt eine CAD/CFD Simulation des Brenners erstellt werden, um die Konstruktion abzuschließen. Mit Hilfe der Konstruktionsergebnisse und des Lastenhefts soll der Plasmabrenner auf einem 3D Drucker in hochtemperaturgeeignetem Material (z.B. INCONEL 718) gefertigt werden. Abschließend kann der Plasmabrenner in die Versuchsanlage BOOSTER eingebaut und getestet werden.

Arbeitspakete dieser Arbeit sind u.a.

  • Literaturrecherche und Auswahl eines geeigneten Hochtemperatur-Plasmabrennerkonzepts
  • Anforderungsanalyse an den Hochtemperatur-Plasmabrenner und Erstellung des Lastenhefts
  • Auslegung des Plasmabrenners für die additive Fertigung und Erstellung einer CAD/CFD Simulation
  • 3D Druck auf der EOS M290 Maschine des Industriepartners
  • Validierung des Plasmabrenners am industrienahen Flugstromvergaser

Für die Arbeit kann auf Vorarbeiten zu konventionellen Brennern und additiv gefertigten Hochtemperatur-Sauerstoffbrennern aufgesetzt werden.

Voraussetzungen

Die Arbeit richtet sich an sehr gute Studierende, die ein hochaktuelles Thema suchen und mit Ihrer Master- bzw. Semesterarbeit einen echten Mehrwert für zukünftige Recycling-Verfahren leisten wollen. Voraussetzungen für die Studienarbeit sind selbständiges Arbeiten, Eigeninitiative, CAD Vorkenntnisse und thermodynamisches sowie elektrotechnisches Grundverständnis. Vorkenntnisse aus den Bereichen der CFD Simulation, thermochemischen Prozesstechnik und Vergasungstechnik sind von Vorteil.

Um sich für diesen Job zu bewerben, sende deine Unterlagen per E-Mail an sebastian.bastek@tum.de