Laufende Projekte

Eine Kurzfassung der vergangenen Projekte finden sie hier.

Projekt: Flaschentornado

Quelle:www.haus-der-kleinen-forscher.de
Quelle: www.astromedia.eu

Verantwortlich: Sdrenka, S.

Der Flaschentornado soll jungen Forschern spielerisch im Experiment zeigen, dass Luft nicht Nichts ist. In der vermeintlich leeren Flasche befindet sich Luft, die in Form von Blasen sichtbar gemacht wird. Diese Blasen werden durch Rotationsbewegung erzeugt. Im Flaschentornado steigt durch das Auge des Strudels Luft nach oben auf. Das rotierende Wasser kann somit gleichzeitig am Rand der Flasche nach unten laufen.

Der Adapter, der eine leere und eine mit Wasser gefüllte Flasche mit einem Schraubverschluss miteinander verbindet und somit den Versuch erst möglich macht, wird mit dem Spritzgussverfahren gefertigt. Dieses Verfahren ermöglicht eine hohe Güte und große Stückzahlen. Als Material hierfür wird ein ABROFILL-Werkstoff verwendet, wobei es sich um einen Compound aus Polypropylen und Fichtenfasern aus heimischen Wäldern, also nachwachsenden Rohstoffen, handelt.

Das Projekt ist eine lokale Kooperation mit Windaus Labortechnik: https://www.windaus.de/

Weitere Informationen zum Flaschentornado gibt es unter: https://www.haus-der-kleinen-forscher.de/de/praxisanregungen/experimente-fuer-kinder/exp/wo-scheinbar-nichts-drin-ist-ist-luft-drin/

MS Multi Mat – BioReg: Additive Fertigungstechnologien zur Herstellung kompositer Polymer-Protein scaffolds zur Zellreinigung und zur Herstellung „biologisierter scaffolds“

Verantwortlich: Sdrenka, S.

Das Projekt BioReg verfolgt für die Zelltrennung einen neuen, höchst innovativen Ansatz über die Fertigung von Consumables auf Grundlage der Additiven Fertigung. Ziel des Projekts ist die Entwicklung von komplexen und flexibel einsetzbaren 3D-gedruckten Strukturen, deren Oberflächen mit funktionalen Elementen (Proteinen) besetzt sind. Dabei werden die Proteine selbst in den Druckvorgang eingebracht (Fertigung von Co-Polymeren), so dass die bisher eingesetzte Separationsmatrix auf Agarose-Basis wegfällt und im Fertigungsprozess der Separationseinheiten zusammen mit einer für die Zelltrennung geeigneten Geometrie frei designed wird. Die so erhaltenen funktionalen Strukturen in Form von Kugelpackungen und komplexen in sich selbst verdrehten Anordnungen werden dann in frei kombinierbaren Segmenten für die optionale Trennung von verschiedenen Zellfraktionen in Kombination mit dem FABian® für die Zelltrennung biologisch evaluiert, eingesetzt und zu einem marktfähigen Gesamtsystem entwickelt. IBA kann damit die eigens entwickelten Zelltrenntechnologien um eine innovative Variante erweitern und die Marktposition in diesem Bereich weiter festigen.

Kooperationsprojekt mit IBA GmbH, Göttingen: https://www.iba-lifesciences.com/home.html

Das Projekt BioReg ist das Folgeprojekt zu MS Multi Mat – Zellclean: Spritzgusswerkzeug und multieinsetzbares Reagenzbehältnis für die Zellseparation.

Optimierung des LDS-Verfahrens zur Herstellung von MID-Bauteilen mithilfe der Entwicklung von Analysemethoden zur Qualitätssicherung

Verantwortlich: Hefft, L.

Die 3D-MID-Technologie (Molded Interconnect Devices) stellt eine vielseitige und flexible Technologie zur Herstellung hochfunktionaler Bauteile dar. Eine direkte Verknüpfung von mechanischen, elektronischen und optischen Aspekten in einem Bauteil lassen sich ermöglichen, wodurch Bauteile produziert werden können, welche diverse Eigenschaften vereinen. Leiterbahnen lassen sich beispielsweise direkt in einem Gehäuse integrieren, wodurch dieses um eine elektronische Komponente erweitert werden kann.
Innerhalb des Kooperationsprojektes erfolgt eine genaue Analyse der notwendigen Verfahrensschritte und insbesondere für die Schnittstellen werden standardisierte Analysemethoden entwickelt, mithilfe derer die Prozesskette optimiert werden kann und ein ausführliches Qualitätsmanagement erarbeitet werden kann. Eine gesteigerte Prozesssicherheit, Wirtschaftlichkeit und Einführung der Technologie in bisher nicht erreichte Technologiebereiche ist angestrebt.
Die Verbindung der interdisziplinären Kompetenzen aller Projektpartner ermöglicht dabei einen allumfassenden Ansatz mit tiefgreifendem Verständnis der gesamten Prozesskette und späteren Technologiesprung nach Abschluss des Projektes.

Entwicklung eines High-Performance Naturfaser-Verbundwerkstoffes für Strukturbauteile – HyPer-NFK

Verantwortlich: Kusmin, A.

Als Verstärkungsstruktur für mechanisch hochbelastete Faserverbundstrukturen finden im industriellen Leichtbau häufig Multiaxialgelege Einsatz. Diese werden aus Endlosfilament-Rovings auf Basis von Glas, Kohlenstoff oder Aramid hergestellt. Der Einsatz dieser Materialien erfordert jedoch einen hohen Energieeinsatz bei der Faserherstellung und führt damit zu einem hohen CO2 Ausstoß bei der Produktion von FVK. Im Vergleich zu glasfaserverstärken Kunststoffen wird bei naturfaserbasierten Verbundbauteilen etwa 30 % weniger CO2 ausgestoßen und etwa 40 % an Energie eingespart. Daher werden für ausgewählte, nichtstrukturelle Bauteile mit geringen mechanischen Eigenschaften bereits Naturfaserverbundkunststoffe (NFK) eingesetzt (EU 2015: 120.000 t). Durch den zusätzlich notwendigen Prozessschritt der Garnherstellung sind Naturfasergelege für NFK jedoch sehr teuer (Flachsgelege: 16 - 20 €/kg). Zusätzlich werden die maximal erreichbaren mechanischen Bauteileigenschaften durch Faserondulation beim Einsatz von Stapelfasergarnen reduziert. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes, die Herstellungskosten für Gelege auf Basis von Naturfasern um 25 % zu reduzieren und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften der daraus produzierten Verbundbauteile um mind. 15 % zu erhöhen. Durch das Zusammenspiel beider Effekte wird der Einsatz von NFK in tragenden Strukturen möglich und attraktiver. Dies ist vor allem für die Anwendung in technischen, mechanisch wirksamen Verbundbauteilen von hoher Bedeutung.
Der Ansatz zur Zielerreichung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur Verarbeitung von drehungsfreien Naturfaserbändern auf Multiaxialgelegemaschinen und Einsparung des teuren Spinnprozesses der Naturfasergarne. Hierzu werden vom ITA Verfestigungs -und Transportmechanismen bei der Verarbeitung der Flachsfaserbänder untersucht und eine neuartige Zuführungseinrichtung für Naturfaserbänder entwickelt. Auf Grundlage dieser Technologie werden Biaxialgelege (+/-45°) mit einem Flächengewicht von 600 g/m² hergestellt. Diese Multiaxialgelege werden vom Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK) der Hochschule Clausthal auf ihre Drapierfähigkeit und Permeabilität qualifiziert. Ebenso erfolgen die Imprägnierung der Gelege mit duromerer Matrix und die Bestimmung der resultierenden techanischen Eigenschaften am PuK. Aufbauend auf der neuen Gelegetechnologie und der Verarbeitungstechnik wird ein Instrumententräger als Demonstratorbauteil hergestellt. Eine Umsetzung des erzeugten Materials im Fahrzeuginnenraum wird durch Gespräche und Abstimmungen mit Automobil OEMs vorangetrieben. Somit kann durch das Projekt ein neues Anwendungsgebiet für Naturfasern erschlossen werden. Eine Rückkopplung auf die beteiligten KMUs schlägt sich im Bereich des Umsatzes nieder, der dadurch ein Steigerungspotenzial von mindestens 4 % bzw. ca. 13,92 Mio. € in 2 Jahren hat.

Modellierung und Charakterisierung des Feuchteeinflusses auf die dielektrischen Eigenschaften von Elastomeren

Verantwortlich: Zhao, H.

"Die Qualitätsforderung der Reifenindustrie steigt schnell mit stark entwickelten Forschungen an Elastomeren. Als eine die wichtigsten Faktoren spielt Umwelt bei dem Produzieren und Verarbeitung eine immer wichtigere Rolle. Es wird verschiedene Forschungsergebnisse über Feuchteeinfluss auf die Eigenschaften und Verarbeitungen der Kautschuk-mischungen und Elastomeren mit typischen Füllstoffe und Verbundmaterialien publiziert. Die dielektrische Spektroskopie ist ein Leistungsfähige Testmethode, womit die Elastomere-Füllstoffe Wechselwirkungen erforscht wird. Es wird die Feuchteeinfluss an dielektrische Eigenschaften der Polymere untersucht. Viele mathematische Modellen von Eigenschaften insbesondere dielektrischen Eigenschaften der Polymeren oder andere Materialien wurde entwickelt. Es ist daher nötig, die Forschungen mit dielektrischen Spektroskopie sowie die Mathematische Modellen im Polymerbereich in den Elatomerebereich zu übertragen."

FOR2021: Wirkprinzipien nanoskaliger Matrixadditive für den Faserverbundleichtbau; Teilprojekt 3: Fließverhalten nanopartikulärer Epoxidharz-Suspensionen.

Verantwortlich: Mandel, K.

Im Zuge des Teilprojekts 3 der DFG Forschergruppe FOR2021 werden mit Böhmit beladene reaktive Matrixsysteme in Bezug auf ihre thermodynamischen Eigenschaften charakterisiert. Darüber hinaus werden die rheologischen Eigenschaften der reaktiven Suspension untersucht, um eine Eruierung der im Zuge des Imprägnierprozesses stattfindenden Vorgänge zu ermöglichen. Hierzu werden umfassende Messungen an Suspensionen mit unterschiedlichen Partikelbeladungen durchgeführt. Neben der Abhängigkeit der Systemeigenschaften von der Menge der enthaltenen Partikel werden zusätzlich oberflächenmodifizierte Böhmit-Partikel eingesetzt und der Einfluss der Oberflächenmodifikation auf die reaktiven Eigenschaften bestimmt. Zusätzlich ist es im Zuge des Projekts vorgesehen alternative Härtersysteme zu betrachten. Auf Basis der so gewonnenen Daten wird im nächsten Schritt eine Modellierung der Reaktionskinetik und Rheologie des partikelgefüllten Harz-Härter-Systems durchgeführt, um auch hierdurch eine Vorhersage der verarbeitungstechnischen Eigenschaften der reaktiven Suspension zu ermöglichen und damit eine Optimierung der Herstellung von Bauteilen in anderen Teilprojekten durchführen zu können.

Multilayer-Inserts (MLI) - Intrinsische Hybridverbunde zur Krafteinleitung in dünnwandige Hochleistungs-CFK-Strukturen

Verantwortlich: Serna, J.

Die drei Institute, Institut für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK) der TU Clausthal, Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) der Leibniz Universität Hannover und Institut für Flugzeugbau und Leichtbau der TU Braunschweig, haben gemeinsam am Standort CFK Nord in Stade eine materialgerechte Krafteinleitung für Faserverbundstrukturen entwickelt und grundlegend erforscht. Bei dem gewählten Ansatz wird die Krafteinleitung über ein schichtweise aufgebautes lokales Faser-Metall-Laminat – das sogenannte Multilayer-Insert (MLI) – realisiert. Das MLI entsteht durch lokale Substitution der CFK-Lagen durch Metalleinleger derselben Dicke. Das MLI entsteht durch das Abwechseln von kleinen und großen Metalleinleger. Die freistehenden Flächen der großen Metalleinleger werden mit der darunter und darüber liegenden CFK-Lage verbunden. Hierbei wird eine sehr große Anbindungsfläche zum Faserverbund geschaffen, über die die Kräfte in alle Laminatlagen eingeleitet werden können. Im Zentrum des MLI entsteht gleichzeitig ein reinmetallischer Bereich. Im Vergleich zu konventionellen Technologien führt der hybride Anbindungspunkt zu einer minimalen Umlenkung der Fasern und damit zu einer Reduzierung des Störeinflusses. Dieser fasergerechte Aufbau erlaubt eine signifikante Erhöhung der einleitbaren Lasten in das CFK. Das MLI-Konzept kann auf verschiedene Anwendungen übertragen werden, so ist im Laufe des Projektes die sogenannte FaMLI entstanden, welche folgende Derivate umfasst:

  • AFP-MLI (Automated-Fiber-Placement)
  • Sandwich-MLI (Patentiert)
  • Weld-MLI
  • Maxi-MLI"

Verantwortlich: Fix, J.

Das übergeordnete Ziel des Verbundvorhabens JoinTHIS ist die interdisziplinäre Entwicklung, Umsetzung und Evaluierung einer auf modernen AFP- und Schweißprozessen basierenden Fertigungstechnologie für Stukturbauteile aus langfaserverstärkten Hochleistungsthermoplasten in der Luftfahrt. Die Kombination prozesstechnischer Vorteile des AFP (hoher Automatisierungsgrad, flexible Bauteilgeometrien) mit den Vorzügen thermoplastischer Matrixmaterialien (in situ Konsolidierung, Schweiß- und Recyclierbarkeit) ermöglichen im Vergleich zu duromeren Materialen verkürzte Taktzeiten, sodass hohe Produktionsraten im Flugzeugbau (>100 Stk./Monat) realisiert werden können. Indem die Produktions- und Ressourceneffizienz gesteigert sowie CO2-Emissionen reduziert werden, leistet die zu entwickelnde Fertigungsmethode einen wesentlichen Beitrag zu einer nachhaltigen Mobilitätsstrategie, wie sie mit dem FlightPath 2050 durch die Europäische Kommission vorgestellt wurde.

Einfluss der Pflanzenaufbereitung aus Agraranfällen auf die Qualität verarbeitbarer Faserstoffe für die Sicherstellung geeigneter Produktionsprozesse

Verantwortlich: Kapfhammer, D.

Hochwertige, für den Verbraucher geeignete Produkte zeichnen sich einerseits durch eine optimierte Verarbeitung, andererseits aber auch durch eine hervorragende Materialgüte aus. Gerade im Bereich von Naturfasern unterliegen die Materialien diversen Bedingungen, wodurch die Qualität Schwankungen unterliegt. Besonders bei der Verwendung pflanzlicher Fasermaterialien können auf dem Weg von der Anbaufläche bis zur Verarbeitung unterschiedliche Klimata das Material negativ beeinflussen. Auch bei der Betrachtung relativ lokaler Logistikwege ist die Sicherstellung qualitativ hochwertiger Fasermaterialien eine Herausforderung, deren Erweiterung auf global agierende Logistik eine Potenzierung von Maschinen und Abläufen erfordert. Ziel des technisch umzusetzenden Projektes ist es, eine Qualitätssicherung der Fasermaterialien entlang der Wertschöpfungskette bis zum finalen Verarbeitungsschritt (Faserspritzguss) sicherzustellen und die Betrachtung auf unterschiedliche Faserströme im Bereich der Agraranfälle systemspezifisch durchzuführen.

Recycling von magnetischen Materialien aus Generatoren von Windkraftanlagen, Elektromotoren und Elektronikschrott.

Verantwortlich: Kapustka, K.

Das Ziel des Projekts ist es, ein Recyclingverfahren für Neodymium-Eisen-Bor Magneten (NdFeB) aus Generatoren von Windkraftanlagen, Elektromotoren oder Elektroschrott zu entwickeln. Zu diesem Zweck werden die Magneten fein gemahlen und das so gewonnene Partikelsystem in ein thermoplastisches Polymer eingearbeitet, um aus diesem Recyclingmaterial spritzgießfähige magnetische Compounds für den Markt zu gewinnen. Mit diesem Ansatz wird es gelingen, geschlossene Recyclingstrategien anzubieten, die den europäischen Markt – hier am Beispiel der Kooperation zwischen Deutschland und Polen- befähigen, kostbare, begrenzt verfügbare Ressourcen wieder in den Kreislauf einzugliedern. Allein in Deutschland sind in Kraftfahrzeugen, Computern (siehe Abbildung) und Industrieelektromotoren mehr als 500 Tonnen NdFeB Magnetmaterial verfügbar, mit der Verarbeitung und Markteinführung von Hybridfahrzeugen und getriebelosen Windkraftanlagen werden diese Mengen weiter zunehmen und könnten am Lebensende dieser Produkte ebenfalls einem Recyclingkreislauf zur Verfügung stehen. Seltene Erden sind von höchster strategischer Bedeutung in der Hightech-Industrie und sind derzeit kaum bis gar nicht substituierbar.

Verantwortlich: Budelmann, D.

Das Projekt „FlexProCFK“ ist eine Kooperation des IFW der Leibniz Universität Hannover, des IFL der TU Braunschweig und des PuK der TU Clausthal. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer innovativen, flexiblen Fertigungstechnologie für die Herstellung individualisierter CFK-Strukturen. Dabei wird ein trockenes Faserhalbzeug in einem roboterbasierten Drapierlegesystem konfektioniert, mit Harz benetzt und anschließend automatisiert zu komplex geformten Versteifungselementen drapiert. Das Projekt wird durch den Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung und das Land Niedersachsen gefördert.

Evaluation der qualitätsabgesicherten Verarbeitbarkeit pflanzlicher Faserstoffe aus Agrarabfällen im Faserspritzguss

Verantwortlich: Lux, H.

Im Zuge der Diskussion über Plastik-Einweggeschirr und Kunststoffrecycling kommt der Direktverarbeitung von Pflanzenfasern zu hochwertigen, recycelfähigen Produkten des täglichen Lebens eine gesteigerte Bedeutung zu.
Unter Verwendung von pflanzlichen Agrarabfällen, deren Verarbeitung in der Pulpe und der Prozessierung mittels Spritzgussverfahren kann hier eine hohe Produktionsrate erreicht werden. Hierzu kann das Pulpenmaterial unter Druck beispielsweise in eine entsprechende Kavität eingespritzt werden, durch die das Wasser austreten kann und so das finale Produkt erhalten wird.
Die Optimierung des gesamten Verfahrensprozesses, auch in Abhängigkeit des Agrarmaterials, mit Fokus auf flächige Prüfkörper bis hin zur finalen Stabilitätsprüfung ist Ziel dieses Projektes.

NanoGlas - Erforschung der Wirkzusammenhänge zwischen Hybridmaterial-Komponenten Glas, Polymer und Nanopartikel

Verantwortlich: Oehl, G.

Innovative Scheibensysteme aus unlösbaren Glas-Polymer-Sandwich-Verbunden wurden in einem Vorlaufprojekt mit den zugehörigen Herstellungsprozessen entwickelt. Die Vor- und Nachteile der sehr unterschiedlichen Werkstoffgruppen Glas und Kunststoff sollten so kombiniert werden, dass für bestimmte Anwendungen darauf angepasste Eigenschaftsoptimierungen umsetzbar sind. Im Vergleich zu marktgängigen verklebten Werkstoffverbunden aus Glas und Polymer zeichnete sich dieser Werkstoff durch eine kovalente Anbindung des polymeren Kerns an die Glasschichten aus, so dass die Grenzschichthaftung den Konkurrenzprodukten deutlich überlegen ist und eine Schubsteifigkeit zwischen den Deckschichten garantiert werden kann.

Um die Schlagzähigkeit des Verbundes sowie dessen Resttragfähigkeit weiter zu steigern und damit weitreichendere Marktsegmente mit dem Projektpartner KRD Sicherheitstechnik GmbH anzusteuern, werden in diesem Projekt die Wirkzusammenhänge zwischen den Hybrid-Komponenten sowie neu eingeführten SiO2-Nanopartikeln erforscht. Die Entwicklung neuartiger Nanopartikel-Suspensionen für dem Einbau von SiO2-Nanopartikeln in den Polymerkern steht ebenso im Fokus, wie deren Charakterisierung ein den Einfluss auf wichtige Prozessgrößen.

Kombinierter Vertikalrotor für Kleinwindenergieanlage

Verantwortlich: Deneke, T.

Entwicklung einer sturmsicheren und dauerfesten Leichtbau-Vertikal-Windenergieanlage (WEA) mit einem kombinierten Savonius- und Darrieus-Rotor inklusive der Entwicklung der notwendigen Anlagen- und Herstellungstechnologie zur Fertigung des Rotors.

Self-Organized, Additive Manufactured Composite Systems

Verantwortlich: Sundar Dutta, G.

The idea of this project is to find a novel way of lightweight construction, specifically constructing 3D free-form continuous fiber reinforced composite (CFRC). The idea is to develop a method of describing an optimal structure for a specific loading and boundary with given material properties. We prefer a probabilistic optimization technique e.g. Evolutionary Programming (EP) over a deterministic one, due to high interdependency of the variables involved in the optimization process. Evolutionary Programming draws its inspiration from natural selection process, and thus tries to improve the solutions based on the feedback, by simultaneously exploring the entire design space. Hence the likelihood of reaching global maxima/minima is subsequently more than the convectional linear search algorithms. Thus, a structural component is evolved or grown in optimal form, rather designed and optimized.
While Python™ object-oriented programming language is used for scripting, Rhinoceros 3D™ design environment is used to visualize and generate the geometries or the evolved structures.

Additive manufacturing, apart from its usage in prototyping, has gained its popularity in recent years also as an essential manufacturing process for lightweight construction due to its flexible nature. A Stäubli™ RX60 robot-arm equipped with printing assembly will be reasonably capable of achieving the desired structure. Stäubli Robotic Suite™ will be used to operate the robot-arm while RoboDK™ programming tool will be used for the offline programming purpose. 

Verteilte Multiskalensimulation zur Optimierung der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen für den Flugzeugbau

Verantwortlich: N.N.

Kostenintensive Faserwickeln und Prepreg Technologien sind die meist verwendeten Verfahren, um faserverstärkte Kunststoffe (FVK) herzustellen. Als kostengünstigere Alternativen hierzu bieten sich Infusionsverfahren, wie RTM. Ziel ist es, dieses wirtschaftliche Bauteilherstellungsverfahren anhand eines Softwaretools zu simulieren, um die Faser für eine spezielle Form-, Fasergeometrie und spezielle Polymerarten u.a. zu nutzen, ohne dass hierzu überhöhte Kosten durch Versuche entstehen.

DFG Forschergruppe Projekt 2021: Wirkprinzipien nanoskaliger Matrixadditive für den Faserverbundleichtbau Teilprojekt 4: Imprägnierprozess graduell nanopartikelverstärkter Strukturen

Verantwortlich: Abliz, D.

Das Teilprojekt 4 im Rahmen der DFG Forschergruppe FOR 2021 befasst sich mit der Charakterisierung des Einflusses von fein dispergierten Nanopartikeln im Harzsystem auf die Verarbeitungsprozesse und die damit gekoppelte Bauteilfertigung. Die Forschungsschwerpunkte liegen in der prozesstechnischen Auslegung der Materialien im Hinblick auf die wichtigen Material- und Prozessparameter. Darüber hinaus beinhaltet das Teilprojekt 4 die Entwicklung von neuen Angussstrategien im Liquid-Composite-Moulding-Verfahren für die Herstellung komplexer Faserverbundstrukturen mit definierter Partikelverteilung, um so örtlich gezielt einstellbare Eigenschaftsprofile zu erzeugen.

DFG-Projekt Einstufige Herstellung von Metall-Polymer-Metall-Sandwichstrukturen mit faserverstärktem Kern: Experiment, Modellbildung und Simulation

Verantwortlich: Fischer, T.

Zur Minimierung von Ressourcen sowie Prozessschritten wird die einstufige Herstellung von Sandwichbauteilen mit lokalen Verstärkungen untersucht, hierzu dient ein dreischichtiger Verbund aus Stahl, glasfaserverstärktem Polyamid und Stahl. Die Herausforderungen liegen in der Entwicklung eines sicheren, einstufigen thermo-mechanischen Füge- und Umformprozesses mit Schwerpunkten auf den prozesstechnischen und materialwissenschaftlichen Fragestellungen.

Structural Integration of Functionalities in high-performance lightweight Structures using Additive Manufacturing

Verantwortlich: Hartkopf, F.

Meine Forschung zum Thema „Structural integration of functionalities in high-performance lightweight structures using additive manufacturing“ ist Teil des Promotionsprogramms Campus Funktionswerkstoffe. Ziel ist die Integration von Sensoreigenschaften zum Zwecke von Structural Health Monitoring in hochtechnischen und bionischen Leichtbaustrukturen. Die Integration soll bereits während der strukturellen Fertigung des Bauteils im 3D-Druck erfolgen.

Implementation of a potential based positioning of carbon fibers in fiber reinforced structures

Verantwortlich: Pangboonyanon, W.

Limited energy resources require an increasing amount of light weight design. Regarding this issue in aerospace and automotive industry fiber reinforced plastics are gaining more and more importance. The assembly of these hardened thermoset composites is a manufacturing challenge. For example in the aerospace industry the required riveting holes cut the fibers of the composites, resulting in a damaged part. Within the project a potential free fiber structure should be developed, which positions the fibers around the riveting hole, permitting a riveted structure without damaged fibers. The concept is focused on dry unidirectional fiber structures with an outlook to fabrics and braided textiles. To position the fibers the applicable methods (magnetic, electromagnetic, impulse technique) should be analysed mathematical in simulation and verified by structural experiments. An approach to this topic would be to detect the potential of the modified material samples, then to verify the simulation results e.g. in terms of the achieved fiber orientation in real samples. Additionally a comparison of the mechanical properties to common structures should be carried out. After the development of potential based positioning systems the implementation of such modified material samples should be done.

Downhill Sommerrodel

Verantwortlich: Müller, S.

Schlittenfahren wird immer beliebter. Um nicht nur im Winter, sondern auch im Sommer rodeln zu können, wird in diesem Projekt ein Sommerrodel entwickelt mit speziellen Anforderungen. Er soll auf Schotter, Sand, Gras, Waldboden mit Ästen und Wurzeln sowie auf Singletrails fahrbar sein. Außerdem muss er leicht, stabil und mit optimalen Dämpfungseigenschaften ausgestattet sein. Dazu wird ein Integralsitz entwickelt, der selbst als innovatives Dämpfungssystem fungiert und zudem das Chassis ersetzt. Neben Simulation, Auslegung und Aufbau des Rodels wird auch die Entwicklung des Fertigungsverfahrens im Vordergrund des Projekts stehen.

 

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