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).
| Branchen | Anwendungen (Beispiele) |
|---|---|
| Luftfahrt | Rumpf- und Leitwerkstrukturen, Hochauftriebskomponenten |
| Automobilbau | Karosserie- und Fahrwerkstrukturen |
| Maschinenbau | Schnell bewegte Maschinenteile |
| Sport und Freizeit | Fahrradrahmen |
| Medizintechnik | Röntgentransparente Implantate, Orthesen |
| Energie | Druckbehälter, 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?