Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung gestrickter 3D-Preformen zur Realisierung aktiv verformbarer 3D-Faserkunststoffverbundbauteile mit mehrachsigem, textilbasiertem Festkörpergelenk

Im Zuge der Forcierung der E-Mobilität besteht derzeit ein hoher Bedarf an funktionsintegrierten Faserkunststoffverbund-Bauteilen. Insbesondere aktiv bewegliche Bauteile mit strukturintegrierten Aktoren weisen hierfür ein hohes Innovationspotenzial auf, da konventionelle Bewegungsmechanismen i.d.R. auf externe Kinematiken mit hohem Energiebedarf beruhen. Für die Implementierung textilbasierter FKV-Bauteile mit aktiv verformbaren Festkörpergelenken auf Basis integral-gestrickter 3D-Schlauchpreformen mit integrierten Aktor- und Energienetzwerken besteht daher ein hoher Forschungsbedarf. Ziel des Projektes ist die simulationsgestützte Entwicklung integral-gestrickter schlauchförmiger Verstärkungshalbzeuge, sog. 3D-Schlauchpreformen, die ein anforderungsgerecht integriertes Mehrachsfestkörpergelenk mit zwei Freiheitsgraden sowie integrierte In-Situ-Aktor- und Energieversorgungsnetzwerke aufweisen, um definiert und aktiv verformbare 3D-FKV-Bauteile mit Duromermatrix herstellen zu können. Die im Vergleich zu bisherigen Ansätzen damit signifikant gesteigerte Beweglichkeit der sonst starren FKV-Komponenten wird durch die Integration anisotroper Steifigkeitsgradienten des FKV im Deformationsbereich des Festkörpergelenks durch geeignete Auslegung der 3D-Schlauchpreform erzielt. In diese werden im textilen Flächenbildungsprozess sowohl Aktoren in Protagonist-Antagonist-Anordnung als auch ein für die elektrische Energieversorgung erforderliches Energienetzwerk aus leitfähigem Garnmaterial mit funktionssicherer Trennung simultan integriert. Insbesondere die KMU der Textilindustrie (u.a. Garnhersteller, Strickereien, Textilmaschinenbauer) sowie Faserverbundhersteller und Endanwender (z.B. Fahrzeugbau, Medizintechnik) profitieren von den Projektergebnissen. Mit dem Projekt wird ein umfangreiches Basiswissen zur Realisierung aktiv verformbarer 3D-FKV-Festkörpergelenke und damit die Basis für die Entwicklung innovativer Funktionsbauteile zur Erschließung neuer Absatzmärkte gelegt.