Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von Hybridgarnstrukturen aus Carbon-, Edelstahl- und Elastomerfasern für Compositeanwendungen

Die geringe Resttragfähigkeit und die beim Bruch entstehenden Splitter von konventionellen Carbonfaserverstärkten Kunststoffen (CFK) stellen ein potentielles Sicherheitsrisiko dar. Deshalb wird die Umsetzung von Hybridkonzepten angestrebt, die das Ziel der Vereinigung von Materialien mit hohen Steifigkeiten, Festigkeiten und einer ausreichenden Duktilität in einer Konstruktion verfolgen. Eine etablierte Bauweise besteht in einer lagenweisen Hybridisierung von alternierenden Schichten aus Metallblechen und CFK. Zwar wird das Impactverhalten solcher lagenweise aufgebauten Hybrid-Composites gegenüber herkömmlichen CFK-Strukturen auf ein hohes Niveau verbessert, jedoch besteht an den interlaminaren Grenzflächen ein stark ausgeprägtes Delaminationsrisiko. Deshalb besteht das Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung von auf Mikroebene durchmischten Hybridgarnen aus Carbon-, Metall- und Elastomerfasern mit skalierbaren Impact- und Splittereigenschaftskombinationen bei bestmöglichen Steifigkeits- und Festigkeitswerten für Leichtbauanwendungen auf duroplastischer Basis. Durch die Kombination der hohen gewichtspezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten von Carbonfasern und der hohen Duktilität von Metallfasern sowie der großen Verformbarkeit von Elastomerfasern soll eine hohe Schadenstoleranz und geringe Splitterneigung bei möglichst hohen Steifigkeiten und Festigkeiten der Composite erzielt werden. Zur Erreichung des Ziels werden Dreikomponenten-Hybridgarne auf Basis von in KMU breit etablierten Krempel-, Strecken- und Flyerspinntechnologie entwickelt. Damit eröffnet sich die Gelegenheit für die KMU der Textilindustrie, neue kostengünstige Produkte und Technologien für den stark wachsenden Compositemarkt zu entwickeln und sich als Lieferant für die Automobil-, Luftfahrt- und Windennergieindustrie zu etablieren.