Im IGF-Projekt "Entwicklung einer flexiblen Technologie zur Umsetzung von gewebten Knotenelementhalbzeugen komplexer Geometrie mit Verbindungsstellen in Integralbauweise“ wurden in enger Zusammenarbeit mit Firmen des Textilmaschinenbaus, der Textilindustrie sowie der Verbundwerkstoff- und der Automobilindustrie unikale Lösungen für integral gefertigte Knotenelemente für Rahmentragwerke erarbeitet.
Die Spulenschützen-Bandwebtechnik ist durch die realisierbare Strukturvielfalt der Gewebe, die Eignung zur Herstellung von Schlauchstrukturen und eine gute Verarbeitbarkeit von Hochleistungs-Filamentgarnen in Kett- und Schussrichtung für die integrale Fertigung von Knotenelemente komplexer Geometrie prädestiniert. Ausgehend vom geometrischen Modell der Knotenelemente wurden durch simulationsgestützte Transformation webbare 2D-Strukturen entworfen, die aus mehreren Teilflächen bestehen.
Für diese Teilflächen wird unterstützt durch eine Bindungssoftware ein Algorithmus zur Entwicklung der webtechnischen Bindungspatrone erarbeitet. Die simulationsgestützte Fertigung der entsprechenden 2D-Gewebe erfolgt auf einer modernen Spulenschützen-Bandwebmaschine mit Jacquardmaschine, die insbesondere im Schusseintrag für die schädigungsfreie Verarbeitung von groben Carbon-Filamentgarnen modifiziert wurde. Nach der webtechnischen Fertigstellung werden die Gewebe zu der gewünschten Knotengeometrie ausgeformt. Dazu sind weder Schneid-, Montage-, Kleb- oder Drapierprozesse erforderlich. Der Ausformvorgang kann automatisiert erfolgen.
Die Rohrteile der Knotenelemente sind in den Übergangsbereichen ohne Nähte verbundwerkstoffgerecht durch Hochleistungsfasern verbunden. Diese neuartigen komplexen gewebten Preformen können anschließend zu Knotenelementbauteilen konsolidiert werden. Die realisierbare Geometrievielfalt ist außerordentlich groß.
Mit den gewonnenen Ergebnissen wurde ein Beitrag zur Generierung eines Baukastensystems aus Knotenelementen und Profilen für verbundwerkstoffgerecht verbundene Rahmentragwerke geleistet. In Verbindung mit entsprechenden Faserverbundprofilen können Leichtbaurahmentragwerke entwickelt werden, die dann in Fahrzeugen, als Fahrradrahmen oder als Werkzeugträger an Robotern bzw. im Bauwesen zum Einsatz kommen. Auf Basis der im Projekt erarbeiteten Lösungen können jetzt im Teamwork mit der Textil- und Verbundwerkstoffindustrie extrem leistungsfähige Produkte in integraler Bauweise entwickelt werden. Kontakt: Gerald Hoffmann gerald.hoffmann@tu-dresden.de 0351/46335239