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Vortrag

Experimentelle Untersuchungen zur Gestaltung von Faserverläufen an Kreuzungsstellen von CFK Stabwerksstrukturen

Freitag (28.06.2019)
11:00 - 11:20 Uhr

Carbonfaser-Kunststoff-Verbunde sind durch ihre mechanischen Eigenschaften – hohe Steifigkeiten und Festigkeiten bei geringer Dichte– besonders geeignet für Leichtbauanwendungen. Dieses Potenzial der hohen, massespezifischen Belastbarkeit in faserparalleler Richtung kann nur durch beanspruchungsorientierte, variabelaxiale Fasergestaltung voll entfaltet werden. Die am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V. entwickelte Tailored Fiber Placement (TFP)-Technologie ermöglicht die praktische Umsetzung entsprechender Fasergestaltungen. Ermittelt werden können diese z. B. mittels analytischer oder numerischer Optimierungsmethoden. Insbesondere bei Anwendung von Topologieoptimierungsverfahren ergeben sich dabei stabtragwerksartige Strukturen.

Diese Arbeit befasst sich mit der Gestaltung von Faserverläufen innerhalb der Kreuzungsstellen von Stabtragwerksstrukturen, bei denen, im Vergleich zu den Stabelementen selbst, die Faserorientierungen nicht trivial vorhersagbar sind, aber durch den hohen Freiheitsgrad der TFP-Technologie sehr variabel gestaltet werden können.

Es werden dabei drei unterscheidende Gestaltungsmöglichkeiten anhand von experimentellen und numerischen Untersuchungen an exemplarischen Prüfkörpergeometrien in T- und Y-Form miteinander verglichen. Die Untersuchungen zeigen dabei einen deutlichen Einfluss der Faserverlaufsgestaltung in den Kreuzungsstellen auf die strukturelle Steifigkeit und lassen somit auch Gestaltungsregeln für zukünftige topologisch optimierte TFP-Bauteile zu.

Sprecher/Referent:
Emanuel Richter
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Axel Spickenheuer
    Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.
  • Dr. Kai Uhlig
    Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V.
  • Prof. Dr. Gert Heinrich
    Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. / TU Dresden, Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik