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).

Dr.-Ing.

Nicole Motsch

Kompetenzfeldleiterin Bauweisen

Raum: 58/234
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 Leistungsmerkmale

  • Validierung von Konstruktion und Berechnung durch experimentelle Prüfung
  • FE-Einheitszellenmodell zur Steifigkeits- und Festigkeitsvorhersage 3D-verstärkter Laminate
  • Berücksichtigung von nichtlinearem Werkstoffverhalten
  • Druckbehältertool (vom Wickelprozess bis zur Auslegung)
  • Topologieoptimierung
  • 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
  • Kopplung zahlreicher Monitoringsmöglichkeiten (optische 3D-Verformung, Acoustic Emission, in-situ CT, etc.)

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

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

Typische Fragen

  • Wie können Lasten aus der FKV-Struktur ohne Spannungsüberhöhung in ein angeschlossenes metallisches Bauteil übertragen werden?
  • Ist es möglich ein FKV-Bauteil durch Fasern in Dickenrichtung zu verstärken?
  • Durch welche konstruktive Maßnahme kann die Eigenfrequenz eines Bauteils gezielt erhöht werden ohne zusätzliches Gewicht zu generieren?

Projekte im Kompetenzfeld Bauweisen

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Helfrich, B.

    Untersuchungen des Reibwerteinflusses auf die Krafteinleitung in endloskohlenstofffaserverstärkte Polymerwerkstoffe

  • Bücker, M.

    Entwicklung einer Rotorglocke aus dickwandigen glasfaserverstärktem Kunststoff für einen Axialflussmotor mit Schwerpunkt der experimentellen und numerischen Betrachtung der Krafteinleitung

  • Heß, H.

    Experimentelle Charakterisierung und kontinuumsmechanische Simulation des Versagensverhaltens strukturell vernähter Faser-Kunststoff-Verbunde

  • Kaiser, M.

    Zur Anwendung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff im Hochleistungsrahmenbau von Sportfahrrädern

  • Thielemann, K.

    Adaptive Strukturoptimierung von Faserkunststoffverbunden unter Berücksichtigung bionischer Aspekte

  • Roth, A. M.

    Strukturelles Nähen: Ein Verfahren zur Armierung von Krafteinleitungen für Sandwich-Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund

  • Roth, Y.C.

    Beitrag zur rechnerischen Abschätzung des Scheiben-Elastizitäts-verhaltens in Dickenrichtung vernähter Faser-Kunststoff-Verbund-Laminate

  • Weiss, J.

    Strukturoptimierung auf Basis von bionischen Prinzipien: Topologieoptimierung zur Verbesserung des Schwingungsverhaltens von Bauteilen

  • Himmel, N.

    Faserkunststoffverbund-Bauweisen

  • Kuhn, M.

    Zur strukturmechanischen Auslegung unidirektional- und gewebeverstärkter Faserkunststoffverbund-Strukturen

  • Krebs, J.

    Design and Testing of a Composite Osteosynthesis Implant

  • Steffens, M.

    Zur Substitution metallischer Fahrzeug-Strukturbauteile durch innovative Faser-Kunststoff-Verbund-Bauweisen