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Fachbereich Ingenieur- und Naturwissenschaften

Projekttitel Untersuchung zur verfahrenstechnischen Herstellung, den Werkstoffeigenschaften und dem Delaminationsverhalten von unidirektional verstärkten Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) für den Strukturleichtbau
AkronymHerDeLaUD
ProjektleiterTeilprojekt 1: Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Michel
Teilprojekt 2: Prof. Dr.-Ing. Beate Langer
Teilprojekt 1Untersuchung zur verfahrens- und prozesstechnischen Herstellung von unidirektional verstärkten Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) für den Strukturleichtbau
Teilprojekt 2Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften und des Delaminationsverhaltens von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV)
ProjektträgerBundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
FörderlinieFHprofUnt 2015

Stabiler und gleichzeitig leichter: FHprofUNT-Projekt untersucht Faser-Kunststoff-Verbunde für den Strukturleichtbau

Ob Fahrzeug, Flugzeug oder Fensterrahmen: viele Konstruktionen sollen technisch komplexer, gleichzeitig aber leichter und benutzerfreundlicher werden und bei ihrer Herstellung bereits Ressourcen schonen und Energie sparen. Was klingt, wie der berühmte Wunsch nach der eierlegenden Wollmilchsau, kann durch den Einsatz moderner Hightech-Werkstoffe, wie Faser-Kunststoff-Verbunde, erfüllt werden. Bereits heute ersetzen einige Materialien dieser Werkstoffklasse Metalle, beispielsweise Kohlefaser-Verbundwerkstoffe (CFK).

Viele Gegenstände werden im täglichen Gebrauch ungleichmäßig belastet. Sind die Bauteile an stärker beanspruchten Stellen beschädigt, ist dies häufig nicht nur ärgerlich, sondern kann bei einem Bruch auch zu einem erheblichen Sicherheitsrisiko werden. Durch eine lokale Verstärkung der Bauteile mit einer Art „Pflaster“ kann dieses Risiko entscheidend minimiert werden. Dazu werden in gleicher Richtung orientierte, lastaufnehmende Fasern in einem Polymer zu dünnen Folienstreifen geformt - den UD-Tapes. Diese Streifen werden während der Herstellung der Bauteile in die Form eingelegt und die Konstruktion an kritischen Stellen so passgenau verstärkt.

Um aber bereits während der Konstruktionsphase die richtige Lage im Bauteil, die ideale Orientierung der Fasern, die Dicke und die notwendige Länge der Tapes zu bestimmen, müssen viele verschiedene – derzeit noch unerforschte  Details bekannt sein. Das erschwert gegenwärtig den optimalen und ressourcenschonenden Einsatz von UD-Tapes

Mit der Förderung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderlinie FHprofUNT wird an der Hochschule Merseburg ein multivariabler Prototyp zur Herstellung von UD-Tapes im Labormaßstab entwickelt und in Betrieb genommen. Damit werden Tapes aus sehr unterschiedlichen Kombinationen aus Fasern und Kunststoff produziert. Der gesamte Herstellungsprozess wird dabei wissenschaftlich und anwendungsorientiert unter die Lupe genommen. Die Auswirkungen von Änderungen der Herstellungsparameter auf die Eigenschaften der UD-Tapes und später auf die Performance im Bauteil werden untersucht. Weiterhin werden Methoden entwickelt, wie die Eigenschaften der UD-Tapes am besten ermittelt werden können. Ermöglicht wird diese Forschung neben der Projektförderung durch das BMBF auch durch die enge Kooperation zweier Professuren der Hochschule und innovative Partner aus der Industrie.

Durch das Forschungsprojekt sollen die systematische Entwicklung neuer Faser-Kunststoff-Verbunde, die Umsetzung frischer Ideen für Bauteile und die maßgeschneiderte Optimierung bereits bestehender Werkstoffsysteme für innovative Konstruktionen ermöglicht werden. Gleichzeitig wird die Hochschule auch nach Abschluss des Projekts ein verlässlicher Forschungspartner bei Problemstellungen zur Entwicklung und zum Einsatz dieser neuartigen Werkstoffe bleiben. Denn auch in Zukunft wird es immer wieder neue und spannende Fragen zu innovativen Anwendungen moderner UD-Tapes und Faser-Kunststoff-Verbunde geben.

Prozesskette für den UD-Tape basierten Strukturleichtbau
Prozesskette für den UD-Tape basierten Strukturleichtbau

ANSPRECHPARTNER/-INN

Prof. Dr.-Ing. Julia Beate Langer
Tel.: +49 3461 46-2726
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Michel
Dr.-Ing. Andrea Monami
Tel.: +49 3461 46-2895