Faserverbundwerkstoffe

Leichtbau mit Faser-Kunststoff-Verbunden

Entwicklungen im Maschinen- und Anlagenbau werden wesentlich von den steigenden Anforderungen an Produktivität, Bauteilqualität und Reproduzierbarkeit bei gleichzeitiger Energie- und Ressourcenschonung und damit Wirtschaftlichkeit geprägt. Mit konventionellen Werkstoffen und Bauweisen können diese Ziele nur bedingt erreicht werden. Ein Zielkonflikt entsteht zum Beispiel immer dann, wenn die Produktivität gesteigert und gleichzeitig das dynamische Verhalten verbessert werden sollen. Eine hohe Bewegungsdynamik kann bei gleichbleibender Antriebsenergie nur durch eine Massereduktion der bewegten Bauteile erfolgen. Leichtbaukonstruktionen erfordern jedoch sehr genaue Kenntnisse über angreifende Lasten und im Bauteil auftretende Spannungen. Vor allem beim Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) sind die Anforderungen an das Engineering hoch. Die richtungsabhängigen Eigenschaften dieser Werkstoffgruppe müssen bei der Konstruktion und Simulation zwingend berücksichtigt werden. Nur so können optimale Eigenschaften eingestellt und die Betriebsfestigkeit gewährleistet werden.

Das Fraunhofer IWU bietet maßgeschneiderte Lösungen nicht nur für den Entwurf und die Berechnung, sondern auch für die Konstruktion, Optimierung und den Bau von Prototypen und Kleinserien. Darüber hinaus ermitteln wir experimentell die mechanischen Eigenschaften der Prototypen, um die Konstruktion und das Leistungsvermögen abzusichern.

  • kostengünstige Differentialbauweise statt Integralbauweise
  • Erhöhung der Wirtschaftlichkeit von Herstellungsverfahren
  • Auslegung von ressourceneffizienten Faserverbundprofilen
  • Umformen thermoplastischer Faserverbunde
  • Recycling von FKV
  • Einsatz von nachwachsenden Kunststoff- und Fasermaterialien
  • Fertigungsstrategien für die wirtschaftliche Faserverbundherstellung (Kleinst- bis Großserie)
  • Verwendung von nachwachsenden Rohstoffen
  • Individualisierung des Pultrusionsprozesses
  • Entwicklung lastangepasster Verbindungssysteme

Prozesskettenentwicklung

  • Marktanalyse
  • Prozesskettenuntersuchung
  • Prozessoptimierung
  • Kosten-Nutzen-Rechnung
  • Entwicklung von Fertigungskonzepten
  • Planung und technologische Dimensionierung von Verfahren, Werkzeug und Maschine

Entwicklung und Bewertung von Fertigungs- und Recyclingstrategien

  • Marktanalyse
  • Machbarkeitsstudie
  • Technologieentwicklung
  • Erarbeitung von Verfahrenskennwerten und optimalen Fertigungs- und Recyclingstrategien
  • Benchmarking
  • numerische Simulation
  • Prototypenfertigung

Maschinentechnik

  • Pultrusionsanlage zur Herstellung von geraden und gekrümmten Profilen
  • Heißpresse
  • Handlaminieren
  • diverse Infusionsverfahren
  • Presstechnik zur Verarbeitung von Organoblechen, SMC etc.