Tobias Karl tobias karl

M.Sc. Tobias Karl

  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
    Kaiserstraße 10
    Gebäude: 10.23
    76131 Karlsruhe

Curriculum Vitae

10/2013–03/2017    

 

Bachelorstudium Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Schwerpunkt: Festigkeitslehre und Kontinuumsmechanik

09/2016–03/2017  

Industriepraktikum und Bachelorarbeit im Bereich Modellierung und Simulation faserverstärkter Polymerstrukturen, Schaeffler Technologies AG & Co. KG in Herzogenaurach

04/2017–11/2019   Masterstudium Maschinenbau am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Vertiefungsrichtung: Theoretischer Maschinenbau, Schwerpunkte: Angewandte Mechanik und  Strömungsmechanik, Abschluss mit Auszeichnung
seit 02/2020    Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technische Mechanik (Teilinstitut Kontinuumsmechanik) in Kooperation mit dem Institut für Strömungsmechanik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Forschungsschwerpunkte

Strömungsmechanik und Homogenisierung anisotroper Fließprozesse
(Fluid Mechanics and Homogenization of Anisotropic Flow Processes)

Während der Herstellung faserverstärkter Polymerwerkstoffe im Spritzgussverfahren erfolgt die Ausrichtung der Fasern durch das vorherrschende Strömungsfeld in der Polymerschmelze. Da die Ausrichtung der Fasern die anisotropen elastischen Eigenschaften des gefertigten Bauteils maßgeblich beeinflusst, ist eine genaue Vorhersage des Orientierungszustandes am Ende der Formfüllung von großem Interesse. Bereits während der Formfüllung sorgen die Fasern für anisotrope viskose Eigenschaften der Faser-Polymer-Schmelze, wodurch die Strömung von der Faserorientierung beeinflusst wird. Ein Ziel des Projekts ist, dieses sogenannte Flow-Fiber Coupling hinsichtlich der Auswirkungen auf die vorhergesagten mechanischen Eigenschaften zu untersuchen. Hierbei stehen mikromechanische Ansätze sowohl für die Faser-Polymer-Schmelze als auch für den Composit im Fokus.
In der Ingenieurspraxis werden Tensoren zur Beschreibung des Orientierungszustandes verwendet, welche durch die Lösung einer geeigneten Entwicklungsgleichung erhalten werden. Da diese Gleichungen nicht geschlossen sind, sind geeignete Ansätze zur Schließung notwendig. Ein weiteres Ziel des Projekts ist die Entwicklung von Methoden zur Schließung, welche zum einen numerisch effizient sind und zum anderen die Entwicklung der Orientierung genau vorhersagen. Darüber hinaus finden Schließungen auch Anwendung bei der Vorhersage der anisotropen viskosen und elastischen Eigenschaften. Die Eignung der entwickelten Schließungen in diesem Kontext stellt ein weiteres Untersuchungsziel dar.

 

Lehrveranstaltungen

Wintersemester 2022/2023

  • Übungen zu Kontinuumsmechanik der Festkörper und Fluide (KMFF)
  • Rechnerübungen zu Kontinuumsmechanik der Festkörper und Fluide (KMFF)

Sommersemester 2022

  • Übungen zu Mathematische Methoden der Mikromechanik (MMM)
  • Übungen zu Nonlinear Continuum Mechanics (NCM)

Wintersemester 2021/2022

  • Übungen zu Kontinuumsmechanik der Festkörper und Fluide (KMFF)
  • Rechnerübungen zu Kontinuumsmechanik der Festkörper und Fluide (KMFF)

Sommersemester 2021

  • Übungen zu Mathematische Methoden der Mikromechanik (MMM)
  • Übungen zu Nonlinear Continuum Mechanics (NCM)

Wintersemester 2020/2021

  • Übungen zu Kontinuumsmechanik der Festkörper und Fluide (KMFF)
  • Rechnerübungen zu Kontinuumsmechanik der Festkörper und Fluide (KMFF)

Sommersemester 2020

  • Rechnerübungen zu Einführung in die Finite-Elemente-Methode (FEM)
  • Übungen zu Mathematische Methoden der Mikromechanik (MMM)

Betreuung studentischer Arbeiten

2022

Masterarbeit
von Jan Zartmann
Numerische Untersuchung und Modellierung des Formfüllverhaltens einer zweiphasigen Strömung im Spritzgussprozess mittels Volume of Fluid Methode
Betreuer:
M.Sc. Tobias Karl
Prof. Dr.-Ing. Thomas Böhlke

Bachelorarbeit von Felix Maximilian Bernhardt
Thermomechanische Modellierung semikristalliner Polymere
Betreuer:
M.Sc. Tobias Karl
Prof. Dr.-Ing. Thomas Böhlke

2021

Bachelorarbeit von Lukas Brock
Implementierung und numerische Untersuchung verschiedener Modelle zur Beschreibung der Faserorientierungs-Entwicklung in Strömungen
Betreuer:
M.Sc. Tobias Karl
Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Böhlke

Bachelorarbeit von Simon Dalpke
Implementierung eines Finite-Volumen-Verfahrens für kurzfaserverstärkte Komposite unter Berücksichtigung der faserinduzierten elastischen Anisotropie
Betreuer:
M.Sc. Tobias Karl
Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Böhlke


Masterarbeit von Benedikt Sterr
Fiber suspension flow and homogenization of elastic properties under uncertainty
Betreuer:
M.Sc. Tobias Karl
Dr.-Ing. Davide Gatti
Prof. Dr.-Ing. Bettina Frohnapfel
Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Böhlke
Prof. Dr. Martin Frank

Veröffentlichungen

2022

Karl, T., Böhlke, T.:
Unified mean-field modeling of viscous short-fiber suspensions and solid short-fiber reinforced composites
Archive of Applied Mechanics 92 (12), 3695-3727 (2022)
DOI: 10.1007/s00419-022-02257-4

2021

Karl, T., Gatti, D., Frohnapfel, B., Böhlke, T.:
Asymptotic fiber orientation states of the quadratically closed Folgar-Tucker equation and a subsequent closure improvement.
Journal of Rheology 65(5), 999-1022 (2021)
DOI: 10.1122/8.0000245

Karl, T., Gatti, D., Böhlke, T., Frohnapfel, B.:
Coupled simulation of flow-induced viscous and elastic anisotropy of short-fiber reinforced composites.
Acta Mech 232(6), 2249-2268 (2021)
DOI: 10.1007/s00707-020-02897-z

 

Vorträge

2022

Karl, T., Gatti, D., Frohnapfel, B., Böhlke, T.:
Asymptotic fiber orientation states of the quadratically closed Folgar-Tucker equation and a subsequent closure improvement,
8th ECCOMAS Congress 2022, 05.-09.06.2022, Oslo, Norway

2021

Karl, T., Gatti, D., Frohnapfel, B., Böhlke, T.:
Coupled simulation of flow-induced viscous and elastic anisotropy of short-fiber reinforced composites,
91st GAMM Annual Meeting 2020@21, 15.-19.03.2021, Kassel, Germany