Bauweisen

Der Bereich Bauweisen umfasst die beanspruchungs- und fertigungsgerechte Entwicklung von optimierten Leichtbaustrukturen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (FKV) sowohl für neue Anwendungen als auch für die Substitution bestehender Konstruktionen aus anderen Werkstoffen. Eingesetzt werden Finite-Elemente-Programmsysteme (z.B. ABAQUS, ANSYS), spezielle Vernetzungs- und CAD-Programme (z.B. ANSA, SolidWorks) und Optimierungstools (z.B. TOSCA, Isight) sowie eigenentwickelte Subroutinen zur Modellierung und Beschreibung von Festigkeit und Versagensmechanismen von FKV (Festigkeitskriterien, Degradation, nicht-lineare Materialmodelle, Einheitszellenmodellierung).

BranchenAnwendungen (Beispiele)
LuftfahrtRumpf- und Leitwerkstrukturen, Hochauftriebskomponenten
AutomobilbauKarosserie- und Fahrwerkstrukturen
MaschinenbauSchnell bewegte Maschinenteile
Sport und FreizeitFahrradrahmen
MedizintechnikRöntgentransparente Implantate, Orthesen
EnergieDruckbehälter, Rotorwellen

Spezielle Leistungmerkmale

  • Validierung von Konstruktion und Berechnung durch experimentelle Prüfung
  • FE-Einheitszellenmodell zur Steifigkeits- und Festigkeitsvorhersage 3D-verstärkter Laminate
  • Berücksichtigung von nichtlinearem Werkstoffverhalten
  • Kopplung zahlreicher Monitoringsmöglichkeiten (optische 3D-Verformung, Acoustic Emission, in-situ CT, ..)
  • Mehraxiale Prüfung (bis zu 6 Prüfzylinder)
  • Komponentenprüfung unter definierten klimatischen Bedingungen innerhalb der Klimakammer
  • Algorithmus zur Faserwinkelbestimmung aus CT-Messung
  • Expertise zu Lasteinleitung in dickwandige Bauteile
  • Druckbehältertool (vom Wickelprozess bis zur Auslegung)
  • Topologieoptimierung

    Typische Werkstoffe

    • GFK
    • CFK
    • Duroplaste, Thermoplaste
    • Faserverstärkter Spritzguss
    • 3D-Druck Material

    Typische Fragen

      • Kann eine existierende metallische Struktur durch eine leichtbauoptimierte FKV-Bauweise wirtschaftlich substituiert werden?
      • Wie können Lasten aus einer FKV-Struktur sicher in ein angeschlossenes Bauteil übertragen werden?
      • Können Schädigungsverhalten und Rissfortschritt bei der Faser-Kunststoff-Verbundbauweise konstruktiv gezielt beeinflusst werden?

        Ansprechpartner

        Dissertationen (Auswahl)

        Bitte bestellen Sie hier.

        Bernhard Helfrich (2017)
        Untersuchungen des Reibwerteinflusses auf die Krafteinleitung in endloskohlenstofffaserverstärkte Polymerwerkstoffe

        Marcel Bücker (2017)
        Entwicklung einer Rotorglocke aus dickwandigen glasfaserverstärktem Kunststoff für einen Axialflussmotor mit Schwerbpunkt der experimentellen und numerischen Betrachtung der Krafteinleitung

        Heiko Heß (2009)
        Experimentelle Charakterisierung und kontinuumsmechanische Simulation des Versagensverhaltens strukturell vernähter Faser-Kunststoff-Verbunde

        Michael Kaiser (2007)
        Zur Anwendung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff im Hochleistungs-Rahmenbau von Sportfahrrädern

        Alexander Roth (2006)
        Strukturelles Nähen: Ein Verfahren zur Armierung von Krafteinleitungen für Sandwich-Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund.

        Kay Thielemann (2006) 
        Adaptive Strukturoptimierung von Faserkunststoffverbunden

        Johannes Weiss (2005)
        Strukturoptimierung auf Basis von bionischen Prinzipien: Topologieoptimierung zur Verbesserung des Schwingunsverhaltens von Bauteilen

        York Roth (2005)
        Beitrag zur rechnerischen Abschätzung des Scheiben-Elastizitätsverhaltens in Dickenrichtung vernähter Faser-Kunstoff-Verbund-Laminate.

        Norbert Himmel (2003)
        Faserkunstoffverbund-Bauweisen

        Marcel Kuhn (2003)
        Zur strukturmechanischen Auslegung unidirektional- und gewebeverstärkter Faserkunststoffverbund-Strukturen.

        Jürgen Krebs (2002)
        Design and Testing of a Composite Osteosynthesis Implant

        Markus Steffens (2000)
        Zur Substitution metallischer Fahrzeug-Strukturbauteile durch innovative Faser-Kunststoff-Verbund-Bauweisen.