Homogene Stahl-Glas-Thermoplast-Faserhybride

Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) bieten durch die gezielte Auswahl, Modifikation und Zusammensetzung von unterschiedlichen Kunststoffen und Verstärkungsfasern einzigartige Möglichkeiten zur anwendungsfallbezogenen Einstellung und Optimierung von Bauteileigenschaften. Beispielsweise können durch die Kombination von dünnen Stahl- und Glasfasern innerhalb eines hybriden FKV die richtungsabhängigen, mechanischen und bruchmechanischen Eigenschaften gezielt eingestellt werden. Insbesondere die mit dem Versagen gekoppelten Energieabsorption ist neben zahlreichen anderen Eigenschaften vor allem von der angewendeten Hybridisierungsstrategie und der daraus resultierenden Werkstoffmikrostruktur abhängig. Während sich vorangegangene Forschungsvorhaben vorwiegend auf die Untersuchung von auf Einzelschichtebene hybridisierten FKV fokussierten, konzentrieren sich die aktuellen Arbeiten auf die Herstellung, Charakterisierung und Beschreibung von auf Garnebene hybridisierten FKV. Mit Hilfe einer modifizierten Lufttexturiermaschine werden hierzu dreiphasige Hybridfilamentgrane aus Glas-, Stahl und Polypropylenfilamentgarnen hergestellt und mit Hilfe von Wickel- und Presstechnologien zu Hybridlaminaten weiterverarbeitet. Zur Charakterisierung der mit dieser Hybridisierungstechnologie verbunden Einstellmöglichkeit der Werkstoffmikrostruktur bzw. des mechanischen Verhaltens erfolgt neben der experimentellen Untersuchung eine detaillierte numerische Werkstoffcharakterisierung mit Hilfe von repräsentativen Volumenelementen.