Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von kettengewirkten Tapes für das kurvenbahngerechte Tapelegen als Basis für die materialeffiziente Fertigung lastpfadgerechter, bionischer FKV-Bauteile

Der Trend zum Leichtbau ist in nahezu allen technischen Bereichen angekommen und wird durch das wachsende Bewusstsein zum materialeffizienten Umgang mit den begrenzt zur Verfügung stehenden natürlichen Rohstoffen bzw. Ressourcen nachhaltig verstärkt. Eine Schlüsselrolle nehmen dabei Faserkunststoffverbunde (FKV) ein, die aufgrund ihrer anisotropen strukturmechanischen Eigenschaften und ihres geringen spezifischen Gewichts bestmögliche Voraussetzungen für eine bauteil- und materialgerechte und somit ressourceneffiziente Auslegung von Strukturleichtbaulösungen bieten. Die Motivation des beantragten Projekts liegt darin, die Materialeffizienz entlang der textilen Fertigungskette, für FKV-Bauteile auf Basis der Tapelegetechnik durch Vermeidung von Verschnitt und Überdimensionierung, signifikant zu steigern. Anstatt herkömmlicher geradliniger UD-Tapes, die in einem stark diskontinuierlichen Ablageverfahren verschnitt- und überdimenionierungsbehaftet zu FKV-Bauteilen verarbeitet werden, sollen auf Basis der Multiaxialkettenwirktechnik zukünftig neuartige kurvenbahngerecht ablegbare Tapes (Curvy Tapes) für FKV-Bauteile mit biologisch inspirierten Verstärkungsfadenverläufen gefertigt werden können. Zur Abbildung komplexer 3D-Geometrien sollen die Tapes eine hohe Scherbarkeit zwischen den Tapesegmenten (drehungsfreie, flach abgelegte CF-Bändchen) aufweisen. Die Scherbarkeit der Tapesegmente zueinander soll durch umfangreiche Untersuchungen der Schereigenschaften verwirkter Tapes und daraus ableitbarer Parameterfenster erreicht werden. Darauf aufbauend werden drei Lösungsansätze zur fertigungstechnischen Umsetzung von Curvy Tapes sowie ein Konzept zur automatisierten Kurvenbahnablage entwickelt und bewertet. Die Entwicklung derartiger validierter Technologien als nachrüstbare Module, gestützt durch von KMU nutzbare simulationsgestützte Verfahren sowohl zur Auslegung als auch Verarbeitung von Curvy Tapes sind daher die Ziele des beantragten Vorhabens.