Bauweisen

Der Bereich Bauweisen umfasst die beanspruchungs- und fertigungsgerechte Entwicklung von 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 (ANSYS und ABAQUS) mit speziellen Vernetzungs- und CAD-Programmen (ANSA bzw.
Pro-Engineer) und eigenentwickelte Subroutinen zur Modellierung und Beschreibung von Festigkeit und
Versagensmechanismen von FKV (Festigkeitskriterien, Degradation, nicht-lineare Materialmodelle,  Einheitszellenmodellierung, Varianzanalyse).

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

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)
  • Algorithmus zur Faserwinkelbestimmung aus CT-Messung
  • Expertise zu Lasteinleitung in dickwandige Bauteile
  • Druckbehältertool (vom Wickelprozess bis zur Auslegung)
  • Topologieoptimierung

    Typische Werkstoffe

    • GFK
    • CFK
    • Kontinuierlich faserverstärkte Polymere

    Typische Fragen

    • Wie kann ich Lasten in ein FKV-Bauteil einleiten ohne signifikante Spannungsüberhöhung zu erzeugen und tragende Fasern zu unterbrechen?
    • Können bei Belastung einer FKV-Struktur die 3D-Dehnungen im Bauteilinneren online sichtbar gemacht werden?
    • Ist es möglich, mit der Faser-Kunststoff-Verbundbauweise dynamische Parameter wie Eigenfrequenzen oder Dämpfung gezielt zu beeinflussen?

      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.