Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung nichtbrennbarer, faserverstärkter Kompositbauteile auf Basis kalthärtender, anorganischer Matrixsysteme und Ermittlung der Fertigungs-, Material- und Bauteileigenschaften

Ziel des Forschungsvorhabens „AnorKomp“ ist die Modifizierung und Qualifizierung eines anorganischen, nichtbrennbaren Matrixmaterials für den Einsatz im Schiffbau und weiteren Branchen wie der Windenergie, dem Schienenfahrzeugbau und dem Hochbau. Die Matrix bildet die Grundlage für die Herstellung faserverstärkter Kompositbauteile, die erstmals eine Fertigung von freiformbaren und nichtbrennbaren Kompositbauteilen für einen gewichtsreduzierten Leichtbau möglich machen. Bisher ist der Einsatz von Kompositbauteilen auf Grund der Brennbarkeit der organischen Matrixsysteme im Schiffbau und weiteren Branchen nicht unmittelbar und ohne aufwändige Brandschutzmaßnahmen möglich.

Anorganische Komposite können, auf Grund fehlender Kenntnisse, bezüglich der Fertigung, der Materialkennwerte und möglicher Bauteilgeometrien momentan nicht unmittelbar eingesetzt werden und bedürfen umfangreicher Forschungsarbeiten. Um dieses Defizit auszugleichen sollen Arbeiten im Bereich „Material“, „Fertigung“ sowie am „Bauteil/Verbundwerkstoff“ durch Werkstoffmodifikationen, Materialauswahl und experimentelle Versuche durchgeführt werden. Anschließend werden die Nachbearbeitungseigenschaften sowie die Herstellbarkeit von Demonstratorbauteilen untersucht, um einen Transfer der Ergebnisse in die Fertigung von KMU vorzubereiten.

Die Ergebnisse sind in einem Anwendungsleitfaden und einem Abschlussbericht sowie für KMU als Material-, Fertigungs- und technische Datenblätter für eine schnelle Umsetzung nach dem Projektende verfügbar, so dass neben dem Schiffbau ein Einsatz des Materials zur Bauteilherstellung in weiteren Branchen möglich wird. Die Forschungsarbeiten werden den Megatrend des Multimaterialmixes sowohl im Schiffbau als auch in weiteren Branchen beschleunigen, so dass die Konstruktion hybrider Strukturen zukünftig auf Grund der Vereinfachung einzuhaltender Brandschutzrichtlinien vorangetrieben und eine Brandgefährdung ausgeschlossen ist.

Ergebniszusammenfassung:

Im Forschungsvorhaben AnorKomp konnten Anwendungsgrundlagen geschaffen und ein abgesichertes

Prozessfenster definiert werden, die die Fertigung und den Einsatz von FVW auf Basis einer anorganischen,

nichtbrennbaren Matrix für schiffbauliche Anwendungen ermöglichen. Zur Erreichung dieses Ziels wurden

wissenschaftliche, anwendungsorientierte Kenntnisse in den drei Teilbereichen Material, Fertigung und

Verbundwerkstoff bzw. Bauteil aufgebaut.

Es wurde ein anorganisches, kalthärtendes Matrixsystem mit frei verfügbarer Rezeptur entwickelt, welches dem

Anwender neben dem Einsatz auch die eigenständige Herstellung faserverstärkter, nichtbrennbarer Bauteile

ermöglicht. Zu diesem Zweck wurden Modifikationsmöglichkeiten und Verarbeitungseigenschaften des Systems

ermittelt und zusammengetragen. Als optimale Faserhalbzeuge zur Verstärkung des Matrixsystems konnten

offene Gewebe und Wirrfasermatten aus Glasfasern identifiziert werden.

Zur Weiterentwicklung der händischen Laminatfertigung wurde ein Verfahren mit zwei profilierten Walzen

erfolgreich erprobt. Des Weiteren konnte die Lagerfähigkeit mit dem anorganischen Matrixsystem imprägnierter,

noch nicht ausgehärteter Verstärkungsstrukturen demonstriert werden. Zur Erhöhung der Faservolumengehalte

und Senkung der Laminatgewichte zeigte sich ein Pressverfahren als geeignet.

Schließlich wurden mechanische Kennwerte faserverstärkter Laminate in Biege- und Zugversuchen ermittelt, die

dem Anwender die Auslegung entsprechender Strukturen und Bauteile ermöglichen. Weiterhin wurden

verschiedene, dreidimensionale Demonstratoren als Anwendungsbeispiele für die Umsetzung der Ergebnisse des

Projekts in der Industrie hergestellt. Zum Transfer der Projektergebnisse wurden diese in einem

Anwendungsleitfaden mit technischen Datenblättern, Verarbeitungsempfehlungen und Materialkennwerten sowie

in einem Abschlussbericht zusammengefasst, so dass neben dem Schiffbau ein Einsatz des Materials in weiteren

Branchen wie dem Hochbau ermöglicht wird.