Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Verschnittarme Multiaxiallaminate auf Gewebebasis

Aufgrund der guten Drapierbarkeit werden für mittel bis stark gekrümmte Bauteile aus Faserverbund vornehmlich Gewebe eingesetzt. Bei Verwendung von Geweben in +/-45°-Faserlagen entstehen hohe zusätzliche Kosten infolge der Arbeitsschritte für Zuschnitt und Handhabung sowie infolge des entstehenden Verschnitts (ca. 25 %). In der Forschung existierende Ansätze, Gewebe mit zusätzlichen Faserrichtungen herzustellen, welche jedoch zu unproduktiv oder bzgl. Der Produktionsbreite stark eingeschränkt sind. Am ITA wurde basierend auf der Open Reed Multiaxialweb-Technologie ein neuer Ansatz entwickelt. Durch gezielt gewählte Fadenverläufe lassen sich Überlappungen zwischen zwei Fadensystemen innerhalb eines Gewebes bzw. zwischen zwei aufeinander gestapelten Geweben erzeugen. Auf diese Weise lässt sich ein gewebebasiertes Multiaxiallaminat mit stark reduziertem Verschnitt (um 30-90 %) bei um 33 % verringertem Konfektionsaufwand realisieren.

Das Prinzip wurde bereits in Vorversuchen zur Erzeugung einer dritten lasttragenden Geweberichtung nachgewiesen. Mit den derzeit vorhandenen Kenntnissen ist eine industrielle Umsetzung jedoch noch nicht möglich, da die notwendigen Erfahrungswerte zur Auslegung, Herstellung, Weiterverarbeitung und Anwendung derartiger Gewebestrukturen fehlen.

Zentrales Ziel des Projekts ist die Nutzbarmachung dieser innovativen Textilstruktur als Halbzeug für Anwendungen im Leichtbau. Dazu werden notwendige Überlappungslängen für ausgewählte Materialien ermittelt. Basierend darauf werden notwendigen Modifikationen an der Maschinentechnik vorgenommen. Schließlich werden benötigte Kennwerte für die Bauteilauslegung und -herstellung ermittelt.

Die Projektergebnisse befähigen somit KMU, die innovativen Gewebestrukturen herzustellen und somit ihr Produktportfolio maßgeblich zu erweitern. Zudem können KMU in der Weiterverarbeitung von Geweben deutliche Verschnitteinsparungen erzielen, was eine hohe Produktattraktivität verspricht.

Ergebniszusammenfassung:

Im Projekt Woven-plusX wurden gewebte multiaxiale Halbzeuge mittels Open-Reed-Webverfahren entwickelt und charakterisiert.

Es wurden zunächst Prozessgrenzen hinsichtlich der Musterungsmöglichkeiten beim Open-Reed-Weben ermittelt. Die Ergebnisse in Form von Winkeltabellen bieten eine umfassende Übersicht der fertigungstechnischen Randbedingungen.

Auf Grundlage von drei Musterungsansätzen für die Gewebebindung wurden drei Halbzeuge zunächst theoretisch ausgelegt, die Bindung entwickelt und im Anschluss webtechnisch umge-setzt. Die hergestellten Halbzeuge wurden mechanisch charakterisiert.

Die gewonnenen Erkenntnisse bzgl. der Bindungsentwicklung wurden in einen Leitfaden zur Bin-dungsauslegung und -programmierung überführt.

Potentielle Anwendungsfelder für multiaxiale Gewebe wurden im Rahmen einer Wirtschaftlich-keitsbewertung identifiziert und mit konventionellen Geweben verglichen.