Composites Challenge

Vom Druck zur Geometrie: ein skalierbares Verfahren für eine realistische Textilrekonstruktion

Wir präsentieren ein Verfahren zur Rekonstruktion der Architektur eines trockenen Vorformlings auf der Grundlage einfacher Datenerfassung. Während der Verdichtung des Laminats wird ein druckempfindlicher Film verwendet, um die mechanische Signatur des Layups zu erfassen. Anhand dieser Daten wird die mesoskalige Geometrie des Vorformlings gedeutet.

CAN: Reversibel vernetzte Polymere und die Zukunft der Verbundwerkstoffe

Kovalente adaptive Netzwerke (Covalent Adaptable Networks, CAN) sind vernetzte Polymere mit einer dynamischen chemischen Struktur, die eine selektive und reversible Lösung der Bindungen ermöglicht. In diesem Forschungsprojekt werden alle Aspekte der CAN untersucht, von ihrer Synthese bis hin zu ihrem Einsatz als recycling- und reparaturfähige Verbundmatrizen.

„Structural Power Composites for massless energy storage“ (Structural Power Composites für die masselose Energiespeicherung)

Structural Power Composites sind Multifunktions-Verbundwerkstoffe der neuen Generation. Dazu gehören Strukturbatterien aus strukturell leichten Kohlefaserverbundstoffen, die in der Lage sind, Energie zu speichern. Diese neuen Materialien könnten die Gewichtseinbußen durch die Masse der herkömmlichen Batteriepakete ausgleichen, indem sie der Struktur der zukünftigen Elektroflugzeuge eine gewisse Energiespeicherfähigkeit verleihen.

Autonome Reparatur und Lokalisierung von Rissen in faserverstärkten Verbundwerkstoffen

Wir präsentieren einen eleganten Weg zur Einsparung hoher Wartungskosten durch die Dispersion von Mikrokapseln, die einen Farbstoff und ein flüssiges Reparaturmittel enthalten, in unsere Verbundwerkstoffe. Diese Kapseln können die Lebensdauer von Verbundwerkstoffen verlängern und gleichzeitig die Herausforderungen im Zusammenhang mit der Schadenslokalisierung überwinden.

Spannen von kohlefaserverstärkten/thermoplastischen Prepreg-Bändern

Durch die Variation der Breite von Prepreg-Bändern lassen sich Mängel in komplexen Verbundstrukturen beseitigt. Mit herkömmlichen Verfahren ist es schwierig, doppelt gekrümmte Flächen, wie Flugzeugnasen, ohne Lücken oder Überlappungen herzustellen. Mit Hilfe eines optimierten Verfahrens mit automatischer Bandpositionierung können Prepreg-Bänder so gespannt werden, dass weder Lücken und noch Überlappungen entstehen und die Effizienz komplexer Strukturen erhöht wird.

WrapToR Verbund-Fachwerkstrukturen

Die Fachwerkstrukturen namens WrapToR (Wrapped Tow Reinforced) kombinieren die geometrischen Vorteile von Fachwerkstrukturen mit den beeindruckenden Materialeigenschaften von Verbundwerkstoffen zu hocheffizienten Trägerbauteilen. Die Forschung konzentriert sich auf die technologische Entwicklung durch die Erforschung und Verbesserung der Fertigungsprozesse und die Erarbeitung analytischer Techniken zur Vorausberechnung des Strukturverhaltens.

Von spröde bis zäh – Schadenstoleranz von Core-Shell-Kautschuk und Blockcopolymer-gehärtetem CFK

Ziel des Forschungsprojekts ist es, das grundlegende Verständnis darüber zu erweitern, wie die Zähigkeit von einem nanophasen-modifizierten Duroplast (bis zu 28 Vol.-%) auf einen faserverstärkten Verbundwerkstoff übertragen wird. Im Anschluss werden die Schlüsselaspekte zur Erzielung von zähen und schadenstoleranten duroplastischen CFK durch die alleinige Modifikation der Matrix festgelegt.

Auslegung und Optimierung von hybriden Fachwerkstrukturen

Meine Forschung konzentriert sich auf die Auslegung und Optimierung von Fachwerkstrukturen aus stranggezogenen CFK-Bauteilen. Zu diesem Zweck wird eine Aluminium-CFK-Klebeverbindung zur effizienten Verbindung der Fachwerkträger entwickelt. Die Festigkeit und das Gewicht der Verbindungen werden anschließend im Rahmen des Fachwerk-Optimierungsalgorithmus berücksichtigt.

Verbesserung der Wasserbeständigkeit von Flachsfaser-Verbundwerkstoffen durch den Einsatz nicht-trockener Fasern

Die Wasseraufnahme von Naturfaser-Verbundwerkstoffen führt zum Quellen und Schrumpfen der Faser, was eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften und der Dimensionsstabilität der Verbundwerkstoffe zur Folge hat. Die Wasserbeständigkeit von Verbundwerkstoffen wird durch den Einsatz von nicht-trockenen Flachsfasern und Harzen mit geringer Feuchtigkeitsempfindlichkeit verbessert.

Ausrangierte Windkraftanlagen: Eine Recyclinglösung

Unser Ziel ist die Entwicklung eines effizienten Recyclingsystems zur Gewinnung von Glasfasern aus ausgedienten Windradblättern und deren Wiederverwendung in neuen Mehrwert-Produkten. Durch mikromechanische Charakterisierung werden die optimalen Auslegungsparameter für einen effizienten Verbund aus den Recyclingfasern gewonnen und zur Entwicklung von Recyclingverbundgranulaten und 3D-Druckfilamenten mit außergewöhnlichen Eigenschaften genutzt.

Ausweitung virtueller Prüfverfahren auf Aufprallanwendungen

Entwickelt wurde das mikromechanische Modell einer Verbundstofflage mit Dehnratenabhängigkeit. Für die Modellkalibrierung wurde eine neuartige mikromechanische Prüftechnik zur Charakterisierung von Verbundbauteilen mit hoher Dehnungsrate entwickelt. Die Simulation der Schadenseinleitung bei hohen Dehnungsraten und die Validierung anhand von Makroskalenversuchen wurden erreicht.