Werkstoffverständnis bis zum Bruch

Die me­cha­­­­­­­­­­­­­­­­­­ni­­­­­­­­­­­­­­­­­­sche Be­schrei­­­­­­­­­­­­­­­­­­bung von Fa­­­­­­­­­­­­­­­­­­ser-Ther­­­­­­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­­­­­­plast-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­­­­­­den ist an­­­­­­­­­­­­­­­­­­spruchs­voll. Zum einen er­­­­­­­­­­­­­­­­­­for­­­­­­­­­­­­­­­­­­dert das me­cha­­­­­­­­­­­­­­­­­­nisch nicht li­­­­­­­­­­­­­­­­­­ne­a­re, or­tho­tro­­­­­­­­­­­­­­­­­­pe Werk­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff­­­­­­­­­­­­­­­­­­ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­ha­l­ten die Cha­rak­te­ri­­­­­­­­­­­­­­­­­­sie­rung von in­­­­­­­­­­­­­­­­­s­­­­­­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­­­­­­samt fünf Werk­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff­­­­­­­­­­­­­­­­­­funk­ti­o­­­­­­­­­­­­­­­­­­nen zur voll­­­­­­­­­­­­­­­­­­stän­­­­­­­­­­­­­­­­­­di­­­­­­­­­­­­­­­­­­gen Be­schrei­­­­­­­­­­­­­­­­­­bung des Span­­­­­­­­­­­­­­­­­­nungs-Deh­­­­­­­­­­­­­­­­­­nungs­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­ha­l­tens. Zum an­­­­­­­­­­­­­­­­­­de­ren ist das Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­sa­­­­­­­­­­­­­­­­­­gens­­­­­­­­­­­­­­­­­­ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­ha­l­ten stark vom je­wei­­­­­­­­­­­­­­­­­­li­­­­­­­­­­­­­­­­­­gen Be­an­­­­­­­­­­­­­­­­­­spru­chungs­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­zu­­­­­­­­­­­­­­­­­­stand und der Wech­­­­­­­­­­­­­­­­­­sel­wir­­­­­­­­­­­­­­­­­­kung ein­­­­­­­­­­­­­­­­­­zel­­­­­­­­­­­­­­­­­­ner Span­­­­­­­­­­­­­­­­­­nungs­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­kom­­­­­­­­­­­­­­­­­­po­­­­­­­­­­­­­­­­­­nen­ten ab­hän­­­­­­­­­­­­­­­­­­gig, wo­durch die Mo­­­­­­­­­­­­­­­­­­del­­­­­­­­­­­­­­­­­­lie­rung zu­­­­­­­­­­­­­­­­­­sätz­­­­­­­­­­­­­­­­­­lich er­schwer­t wird.

Um das volle Potenzial dieser Werkstoffe in der Praxis ausschöpfen zu können, verfolgen wir folgenden Ansatz:

Rasterelektronenmikroskopie eines kohlenstofffaserverstärkten Polymid-6

Experimentelle Charakterisierung

Die ex­ak­te Cha­rak­te­ri­­­­­­­­­­­­­­­­­sie­rung des me­cha­­­­­­­­­­­­­­­­­ni­­­­­­­­­­­­­­­­­schen Werk­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff­­­­­­­­­­­­­­­­­ver­­­­­­­­­­­­­­­­­ha­l­tens ist ent­­­­­­­­­­­­­­­­­schei­­­­­­­­­­­­­­­­­dend für ei­­­­­­­­­­­­­­­­­ne ef­­­­­­­­­­­­­­­­­fi­­­­­­­­­­­­­­­­­zi­en­te Bau­tei­laus­le­­­­­­­­­­­­­­­­­gung von Fa­­­­­­­­­­­­­­­­­ser-Kunst­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­­­­­den. Da­­­­­­­­­­­­­­­­­bei kommt der Aus­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­wahl und An­wen­­­­­­­­­­­­­­­­­dung ge­eig­­­­­­­­­­­­­­­­­ne­ter ex­­­­­­­­­­­­­­­­­pe­ri­­­­­­­­­­­­­­­­­men­tel­­­­­­­­­­­­­­­­­ler Me­tho­­­­­­­­­­­­­­­­­den zur Be­­­­­­­­­­­­­­­­­stim­­­­­­­­­­­­­­­­­mung der Werk­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff­kenn­wer­te be­­­­­­­­­­­­­­­­­son­­­­­­­­­­­­­­­­­de­­­­­­­­­­­­­­­­­re Be­­­­­­­­­­­­­­­­­deu­tung zu. Im Un­­­­­­­­­­­­­­­­­ter­­­­­­­­­­­­­­­­­schied zu me­ta­l­­­­­­­­­­­­­­­­­li­­­­­­­­­­­­­­­­­schen Werk­­­­­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­­­­­fen wie Stahl oder Alu­­­­­­­­­­­­­­­­­mi­­­­­­­­­­­­­­­­­ni­um, bei de­­­­­­­­­­­­­­­­­nen in der Re­­­­­­­­­­­­­­­­­gel zwei Kenn­wer­te (E­las­ti­­­­­­­­­­­­­­­­­zi­täts­­­­­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­­­­­dul und Quer­­­­­­­­­­­­­­­­­kon­trak­ti­­­­­­­­­­­­­­­­­ons­­­­­­­­­­­­­­­­­zahl) aus­­­­­­­­­­­­­­­­­rei­chen, müs­­­­­­­­­­­­­­­­­sen bei Fa­­­­­­­­­­­­­­­­­ser-Kunst­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­­­­­den im ebe­­­­­­­­­­­­­­­­­nen Span­­­­­­­­­­­­­­­­­nungs­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­zu­­­­­­­­­­­­­­­­­stand in­­­­­­­­­­­­­­­­s­­­­­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­­­­­samt vier, und im all­­­­­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­­­­­mei­­­­­­­­­­­­­­­­­nen Span­­­­­­­­­­­­­­­­­nungs­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­zu­­­­­­­­­­­­­­­­­stand so­­­­­­­­­­­­­­­­­gar fünf Kenn­wer­te be­­­­­­­­­­­­­­­­­stimmt wer­­­­­­­­­­­­­­­­­den. Dies er­­­­­­­­­­­­­­­­­for­­­­­­­­­­­­­­­­­dert den Ein­­­­­­­­­­­­­­­­­satz mehr­ach­­­­­­­­­­­­­­­­­si­­­­­­­­­­­­­­­­­ger Prüf­tech­­­­­­­­­­­­­­­­­ni­ken in Kom­­­­­­­­­­­­­­­­­bi­na­ti­on mit prä­­­­­­­­­­­­­­­­zi­­­­­­­­­­­­­­­­sen Mess­­­­­­­­­­­­­­­­ver­­­­­­­­­­­­­­­­fah­ren, wie bei­­­­­­­­­­­­­­­­spiels­wei­­­­­­­­­­­­­­­­se op­ti­­­­­­­­­­­­­­­­­scher Deh­­­­­­­­­­­­­­­­nungs­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­mes­­­­­­­­­­­­­­­­sung.

Für un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­se­­­­­­­­­­­­­­­­­re Werk­­­­­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­­­­­fe set­­­­­­­­­­­­­­­­­zen wir ge­nau die­­­­­­­­­­­­­­­­­sen An­­­­­­­­­­­­­­­­­satz um und schaf­­­­­­­­­­­­­­­­­fen da­­­­­­­­­­­­­­­­­mit die Vor­­­­­­­­­­­­­­­­­aus­­­­­­­­­­­­­­­­­set­­­­­­­­­­­­­­­­­zung, ihr vol­les me­cha­­­­­­­­­­­­­­­­­ni­­­­­­­­­­­­­­­­­sches Po­ten­­­­­­­­­­­­­­­­­zi­al in der An­wen­­­­­­­­­­­­­­­­­dung ge­­­­­­­­­­­­­­­­­zielt aus­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­zu­­­­­­­­­­­­­­­­­schöp­­­­­­­­­­­­­­­­­fen.

Zug-/Druck-Torsionsprüfkörper zur biaxialen Prüfung von Faser-Kunststoff-Verbunden
Mikroskopie eines Faser-Kunststoff-Verbundes
Versagen eines Faser-Kunststoff-Verbundes unter Druckbeanspruchung
Versagen eines Faser-Kunststoff-Verbundes unter Schubbeanspruchung

Werkstoffmodellierung auf eigener Datenbasis

Bruch­­­­­kur­­­­­ve von Koh­len­­­­­stoff­fa­­­­­ser-Po­­­­­ly­a­­­­mid-6 (CF-PA6) im ebe­­­­­nen Span­­­­­nungs­­­­­­­­­zu­­­­­stand

Bruchkurve eines kohlenstofffaserverstärkten Polymid-6

Die er­­­­­­­­­­­­­­mit­tel­ten Werk­­­­­­­­­­­­­­stoff­kenn­wer­te müs­­­­­­­­­­­­­­sen für Kon­struk­teu­­­­­­­­­­­­­­re und Bau­tei­laus­le­­­­­­­­­­­­­­ger pra­­­­­­­­­­­­­­xis­­­­­­­­­­­­­­ge­recht nutz­­­­­­­­­­­­­­bar ge­­­­­­­­­­­­­­macht wer­­­­­­­­­­­­­­den. Die be­­­­­­­­­­­­­­son­­­­­­­­­­­­­­de­­­­­­­­­­­­­­re Her­aus­­­­­­­­­­­­­­for­­­­­­­­­­­­­­de­rung liegt da­­­­­­­­­­­­­­bei in der Be­schrei­­­­­­­­­­­­­­bung der Ver­­­­­­­­­­­­­­sa­­­­­­­­­­­­­­gens­­­­­­­­­­­­­­me­cha­­­­­­­­­­­­­­nis­­­­­­­­­­­­­­men, da Fa­­­­­­­­­­­­­­ser-Kunst­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­­de je nach Span­­­­­­­­­­­­­­nungs­­­­­­­­­­­­­­in­ter­ak­ti­on un­­­­­­­­­­­­­­ter­­­­­­­­­­­­­­schie­d­­­­­­­­­­­­­­li­che Ver­­­­­­­­­­­­­­sa­­­­­­­­­­­­­­gens­­­­­­­­­­­­­­for­­­­­­­­­­­­­­men zei­­­­­­­­­­­­­­gen kön­­­­­­­­­­­­­­nen.

Zu die­­­­­­­­­­­­­­sem Zweck ha­­­­­­­­­­­­­­ben wir ein ei­­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­­nes Werk­­­­­­­­­­­­­­stoff­­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­­dell ent­wi­­­­­­­­­­­­­­ckel­t, das ei­­­­­­­­­­­­­­ne nicht li­­­­­­­­­­­­­­ne­a­­­­­­­­­­­­­­re Be­schrei­­­­­­­­­­­­­­bung von Fa­­­­­­­­­­­­­­ser-Ther­­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­­plast-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­­den er­mög­­­­­­­­­­­­­­licht und ein pas­­­­­­­­­­­­­­sen­­­­­­­­­­­­­­des Ver­­­­­­­­­­­­­­sa­­­­­­­­­­­­­­gens­­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­­dell in­­­­­­­­­­­­­­te­­­­­­­­­­­­­­grier­t. Da­­­­­­­­­­­­­­mit schaf­­­­­­­­­­­­­­fen wir einen ein­fa­chen und ef­­­­­­­­­­­­­­fek­ti­­­­­­­­­­­­­­ven Zu­­­­­­­­­­­­­­gang zur Aus­­­­­­­­­­­­­­le­­­­­­­­­­­­­­gung hoch­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ ­be­an­­­­­­­­­­­­­­spruch­ter Bau­tei­le auf Ba­­­­­­­­­­­­­­sis un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­se­­­­­­­­­­­­­­rer Werk­­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­­fe.

Un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ser Mo­­­­­­­­­­­­­­dell baut auf den Er­­­­­­­­­­­­­­ge­b­­­­­­­­­­­­­­nis­­­­­­­­­­­­­­sen mehr­­­­­­­­­­­­­­jäh­ri­­­­­­­­­­­­­­ger For­­­­­­­­­­­­­­schungs­­­­­­­­­­­­­­a­r­­­­­­­­­­­­­­bei­ten des Leib­­­­­­­­­­­­­­niz-In­­­­­­­­­­­­­­s­ti­tuts für Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­d­werk­­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­­fe (leib­­­­­­­­­­­­­­niz-iv­w.­­­­­­­­­­­­­­de) auf. In en­­­­­­­­­­­­­­ger Zu­­­­­­­­­­­­­­sam­­­­­­­­­­­­­­me­n­a­r­­­­­­­­­­­­­­beit mit dem In­­­­­­­­­­­­­­s­ti­tut pas­­­­­­­­­­­­­­sen wir die Mo­­­­­­­­­­­­­­del­­­­­­­­­­­­­­lie­rung kon­ti­­­­­­­­­­­­­­nu­ier­­­­­­­­­­­­­­lich an un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­se­­­­­­­­­­­­­­re neu­en Werk­­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­­fe an.

Faserverbundgerechte Bauteilauslegung

Un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­se­­­­­­­­­­­­­re Werk­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­fe be­­­­­­­­­­­­­sit­­­­­­­­­­­­­zen ein enor­­­­­­­­­­­­­mes Po­ten­­­­­­­­­­­­­zi­al – vor­­­­­­­­­­­­­aus­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­setz­t, sie wer­­­­­­­­­­­­­den ge­­­­­­­­­­­­­zielt und kor­rekt ein­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­setz­t. Auf­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­grund ih­res rich­tungs­­­­­­­­­­­­­ab­hän­­­­­­­­­­­­­gi­­­­­­­­­­­­­gen me­cha­­­­­­­­­­­­­ni­­­­­­­­­­­­­schen Ver­­­­­­­­­­­­­ha­l­tens er­­­­­­­­­­­­­for­­­­­­­­­­­­­dern Bau­tei­le aus Fa­­­­­­­­­­­­­ser-Kunst­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­den spe­­­­­­­­­­­­­zi­­­­­­­­­­­­­fi­­­­­­­­­­­­­sche kon­struk­ti­­­­­­­­­­­­­ve Ge­­­­­­­­­­­­­sta­l­tungs­­­­­­­­­­­­­prin­­­­­­­­­­­­­zi­pi­en. Be­­­­­­­­­­­­­son­­­­­­­­­­­­­ders kri­tisch sind Be­rei­che der La­­­­­­­­­­­­­stein­lei­tung so­wie sta­­­­­­­­­­­­­bi­­­­­­­­­­­­­li­täts­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­fähr­­­­­­­­­­­­­de­te Zo­­­­­­­­­­­­­nen. Durch ge­­­­­­­­­­­­­ziel­te kon­struk­ti­­­­­­­­­­­­­ve An­pas­­­­­­­­­­­­­sun­­­­­­­­­­­­­gen kann hier ei­­­­­­­­­­­­­ne wir­t­­­­­­­­­­­­­schaft­­­­­­­­­­­­­li­che, funk­ti­­­­­­­­­­­­­ons­­­­­­­­­­­­­ge­rech­te und ma­te­ri­a­l­s­­­­­­­­­­­­­pe­­­­­­­­­­­­­zi­­­­­­­­­­­­­fi­­­­­­­­­­­­­sche Aus­­­­­­­­­­­­­le­­­­­­­­­­­­­gung er­reicht wer­­­­­­­­­­­­­den.

Ei­­­­­­­­­­­­­ne blo­­­­­­­­­­­­­ße Sub­­­­­­­­­­­­­s­ti­tu­ti­on kon­­­­­­­­­­­­­ven­ti­o­­­­­­­­­­­­­nel­­­­­­­­­­­­­ler Me­tall­­­­­­­­­­­­­bau­tei­le durch Fa­­­­­­­­­­­­­ser-Kunst­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­stoff-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­de führt in der Re­­­­­­­­­­­­­gel nicht zum ge­wün­sch­ten Er­­­­­­­­­­­­­ge­b­­­­­­­­­­­­­nis.

Als Ent­wick­­­­­­­­­­­­ler und Her­s­tel­­­­­­­­­­­­ler die­­­­­­­­­­­­­ser Werk­­­­­­­­­­­­­stof­­­­­­­­­­­­­fe ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­fü­­­­­­­­­­­­­gen wir über tie­f­­­­­­­­­­­­­ge­hen­­­­­­­­­­­­­des Know-how und un­­­­­­­­­­­­­ter­­­­­­­­­­­­­stüt­­­­­­­­­­­­­zen Sie da­­­­­­­­­­­­­bei, ihr vol­les Po­ten­­­­­­­­­­­­­zi­al ge­­­­­­­­­­­­­zielt für Ih­­­­­­­­­­­­­re An­wen­­­­­­­­­­­­­dung zu nut­­­­­­­­­­­­­zen – auf Wunsch auch durch FEM-ge­­­­­­­­­­­­­stütz­te Aus­­­­­­­­­­­­­le­­­­­­­­­­­­­gung und Ana­­­­­­­­­­­­­ly­­­­­­­­­­­­­se. Hier­­­­­­­­­­­­­für set­­­­­­­­­­­­­zen wir un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ser ei­­­­­­­­­­­­­ge­­­­­­­­­­­­­nes Werk­­­­­­­­­­­­­stoff­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­dell ein, das spe­­­­­­­­­­­­­zi­ell für die nicht li­­­­­­­­­­­­­ne­a­­­­­­­­­­­­­re Be­schrei­­­­­­­­­­­­­bung und das Ver­­­­­­­­­­­­­sa­­­­­­­­­­­­­gens­­­­­­­­­­­­­ver­­­­­­­­­­­­­ha­l­ten un­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­se­­­­­­­­­­­­­rer Fa­­­­­­­­­­­­­ser-Ther­­­­­­­­­­­­­mo­­­­­­­­­­­­­plast-Ver­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­bun­­­­­­­­­­­­­de ent­wi­­­­­­­­­­­­­ckelt wur­­­­­­­­­­­­­de.

Fertigungszeichung eines Bauteils
Zahnrad aus Faser-Kunststoff-Verbunden
Konzepte für Lasteinleitungen bei Faser-Kunststoff-Verbunden
Triaxialität der Werkstoffbeanspruchung eines Faser-Kunststoff-Verbundes unter Querdruck

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