Die Situation
Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) finden in Form unterschiedlicher Hochleistungsprodukte aufgrund ihres Leichtbaupotenzials und hervorragender mechanischer Eigenschaften im Vergleich zu den traditionell eingesetzten Materialien in der Automobil-, Luftfahrt- und Anlagenbauindustrie zunehmend Verwendung. Durch die Strukturintegration von Formgedächtnislegierungen (FGL) entstehen integral gefertigte adaptive FKV-Bauteile.
Das Projekt
Durch die simulationsgestützte Verfahrens- und Methodenentwicklung konnten im IGF-Projekt erstmals neuartige adaptive FKV mit maßgeschneiderten aktorisch funktionalisierten textilen Verstärkungsstrukturen ausgelegt, größtenteils vollautomatisiert gefertigt und erprobt werden. Für die adaptiven FKV-Probekörper und -Funktionsdemonstratoren wurden ein von der Struktur her KMU-gerechtes Auslegungstool und eine umfassende Wissensbasis hinsichtlich der mechanischen, elektrischen und elektromechanischen Kennwerte sowie der Zusammenhänge zu den strukturellen und geometrischen Parametern erarbeitet.
Ebenfalls Bestandteil des Projekts:Die Bereitstellung der dafür notwendigen Technologien zur Fertigung und Strukturintegration von FGL-Aktoren. Die maximalen Verformungen bezogen auf die Bauteillänge für die systematisch untersuchten adaptiven duroplastischen FKV-Typen mit textilbasierten Festkörpergelenken betragen 28 Prozent, die deutlich über dem bisherigen Stand der Technik und Forschung liegen. Im Langzeitversuch konnte eine sehr gute Langzeitstabilität der adaptiven FKV für eine Zykluszahl größer als 10 000 ermittelt werden.
Der Nutzen für den Mittelstand
FKV-Bauteile mit integrierten textilbasierten Aktoren für Leichtbaukinematiken stellen innovative Leichtbauteile dar. Im Gegensatz zu konventionellen, in der Regel metallbasierten und mit separaten Antrieben und Stellgliedern ausgestatteten Kinematiken bieten adaptive FKV aufgrund der Integralbauweise ein enormes Einsparpotenzial bezüglich der bewegten Eigenmassen.
Vielfältige Sonderlösungen in kleinen bis mittleren Stückzahlen können insbesondere durch spezialisierte KMU entlang der gesamten textilen Wertschöpfungskette bedient werden, wenn die hierfür erforderliche innovative Technologie zur Fertigung maßgeschneiderter FKV-basierter Kinematiken im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes bereitgestellt wird.
Für die KMU der deutschen Textil- und Verbundwerkstoffindustrie besteht die Möglichkeit, entlang der gesamten Wertschöpfungskette ihre Marktpositionen und Wettbewerbsfähigkeit am stark wachsenden Compositemarkt zu festigen und auszubauen. Zum potenziellen Nutzerkreis gehören hier insbesondere Garn-, Textilmaschinen-, Textilhalbzeug-, Faserverbundhersteller sowie Anbieter von Kinematiken. Hersteller und Anbieter von Funktionsmaterialien, vor allem von FGL können ebenfalls profitieren.
Hochgerechnet auf die gesamtdeutsche Unternehmenslandschaft in den zuvor genannten Bereichen unter Berücksichtigung der aktiv vorangetriebenen Transfermaßnahmen durch die Forschungseinrichtung wird erwartet, dass mindestens 50 KMU entlang der gesamten Wertschöpfungskette einen direkten Nutzen aus den Projektergebnissen insbesondere durch das bereitgestellte technologische Basiswissen haben werden. Es ist weiterhin davon auszugehen, dass weitere Hersteller von Kinematiken und adaptiven Mechanismen von den Ergebnissen direkt profitieren werden.
Ansprechpartner
Andreas Nocke
andreas.nocke@tu-dresden.de
+49 351 463 35244
Fördergeber
Finanzielle Förderung über das Forschungskuratorium Textil als Mitglied der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen (AiF) aus Haushaltsmitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)" mit der Projektnummer 18808 BR.