Die Situation
Aufgrund steigender Energie- und Rohstoffpreise und den ausgerufenen Klimaschutzzielen sind eine Senkung des Energieverbrauches und der Schadstoffemissionen notwendig. Leichtbaulösungen bieten dafür hohes Potential.
Faserkunststoffverbunde (FKV) werden durch ihre guten Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig geringer Masse verstärkt in großflächigen Bauteilen wie Leichtbaupaneelen oder doppelwandigen Strukturen z. B. für Rohre und Tanks eingesetzt. Diese Bauteile werden derzeit überwiegend in aufwendiger Differentialbauweise gefertigt.
Durch die prozessbedingte Verklebung der Deckschichten mit der Abstandsschicht kann es zur Delamination der Schichten kommen.
Das Projekt
Am Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik der Technischen Universität Dresden (ITM) wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts die integrale Fertigung von gekrümmten Leichtbaupaneelen und doppelwandigen Rohren und Tanks auf Basis der Abstandswirktechnik entwickelt.
Dem ITM ist es gelungen, eine simulationsgestützte Prozesskette für die integrale Fertigung von variabel-gekrümmten Abstandsgewirken mit integrierten Steh- und Schussgarnen für doppelwandige Paneele oder Rohre bereitzustellen. Durch eine umfassende simulationsgestützte Struktur- und Bindungsentwicklung sowie eine detaillierte Maschinenanalyse wurden Lösungsvarianten zur direkten Fertigung der gekrümmten Abstandsgewirke gefunden und umgesetzt.
Dabei ist es gelungen, eine fadenschonende Verarbeitung und Integration von preisgünstigen groben Hochleistungsgarnen in den Deckschichten und im Abstand zu realisieren. Somit sind endbauteilangepasste Krümmungen bei geschlossenen Deckschichten der Abstandsgewirke realisierbar. Die daraus gefertigten Paneele und doppelwandigen Rohre oder Tanks sind erheblich kostengünstiger als vergleichbare Strukturen in Differentialbauweise und weisen sehr gute Performanceeigenschaften auf. Sie bieten damit ein sehr hohes Innovationspotential für die Nutzung im Fahrzeug-, Boots- oder Anlagenbau.
Der Nutzen für den Mittelstand
Von den Projektergebnissen haben hauptsächlich die ca. 30 KMU-geführten Wirkereien mit Spezialisierung auf Technische Textilien einen direkten Nutzen. Mit der Entwicklung sind endkontur- und anforderungsgerechte Textilhalbzeuge für den FKV-Bereich herstellbar, die wesentlich bessere Struktureigenschaften als bisher verwendete Bauteile in Differentialbauweise aufweisen.
Außerdem sind durch die Verwendung der hochproduktiven Abstandswirktechnik und der durch Topologieoptimierung ausgelegten Verbindungselemente erhebliche Kosteneinsparungen von bis zu 60 % bei glasfaserbasierten Strukturen zu erwarten und somit die wirtschaftlichen, technischen und finanziellen Erfolgsaussichten für eine zeitnahe industrielle Umsetzung gegeben.
Die erzielten Entwicklungen weisen insbesondere für die KMU ein hohes Innovationspotential im Bereich der Herstellung von Technischen Textilien sowie im Anlagen- (Behälter- und Rohrleitungsbau), Fahrzeug- und Bootsbau auf, in denen sich neue Anwendungsfelder erschließen lassen.
Damit haben neben den KMU der Wirkereiindustrie auch die ca. 150 Unternehmen der Kunststoff- und Zulieferindustrie den unmittelbaren Nutzen, neue Einsatzbereiche für ihre Produkte ableiten und komplett neue leistungsfähige Produkte anbieten zu können.
Ansprechpartner
Gerald Hoffmann
gerald.hoffmann@tu-dresden.de
+49 351 4633 5239
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 19072 BR.
