Modularer Raumsystembaukasten in hybrider Leichtbauweise

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des zentralen Innovationsprogramm Mittelstand

Projektlaufzeit: 06.2017 – 06.2019

Kooperation mit Stieblich Hallenbau GmbH, Starsower System Technik GmbH, SLV Mecklenburg-Vorpommern GmbH und der CIM gGmbH

Zielsetzung:

Inhalt des Projektes ist die Entwicklung eines modularen Raumsystembaukastens in hybrider Leichtbauweise, in dem unterschiedliche Materialien innovativ zu Modulen verbunden werden. Diese Module sollen, abhängig vom Einsatzfall, unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Neben der Entwicklung der Modulbauteile und der zugehörigen Verbindungselemente soll im Rahmen des Projektes die Analyse und Simulation der Bauteile erfolgen.


Untersuchungen zum Einfluss strukturierter z-Pins auf die mechanischen Eigenschaften von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen

gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Projektlaufzeit: 11/2018 - 10/2020 

Ausgangssituation:

Aufgrund des schichtweisen Aufbaus von Faser-Kunststoff-Verbundmaterialien, neigen diese Werkstoffe zu starken Delaminationen unter Schlagbeanspruchung (Impact). Aus der daraus resultierenden Reduzierung der Resttragfähigkeit ergibt sich eine geringe Schadenstoleranz dieser Werkstoffkombinationen. Zur Verbesserung des Schadenstoleranzverhaltens können u.a. dreidimensionale Verstärkungstechnologien eingesetzt werden, wie z.B. das Vernähen von Faserlagen, das Tuften, verschiedenste Webverfahren sowie das z-Pin-Verfahren. Speziell beim z-Pin-Verfahren, das vorrangig bei Hochleistungsfaserverbundmaterialien eingesetzt wird, werden nadelförmige Pin-Elemente (übliche Durchmesser zwischen 0,28 und 1 mm) aus faserverstärktem Kunststoff senkrecht zur Laminatebene in den Werkstoff eingebracht. Diese Verstärkung in der 3. Raumrichtung (z-Richtung) führt zu einer wesentlichen Verbesserung der Risszähigkeit, die sich positiv auf die Delaminationseigenschaften nach Impaktbeanspruchung sowie auf die Resttragfähigkeit des verpinnten Werkstoffes auswirkt. Diese Eigenschaften sind maßgeblich Abhängig von der Anbindung der z-Pins zum Laminatwerkstoff sowie der daraus resultierenden Pin-Pullout-Eigenschaften.

Zielsetzung:

Die Betrachtung der Topologie der z-Pin-Oberfläche als ein Einflussfaktor auf die Pin-Pullout Eigenschaften und daraus resultierend auf die mechanischen Eigenschaften des verpinnten Werkstoffes stellt einen neuen Ansatz zur weiteren Erhöhung der Wirksamkeit einer 3D-Verstärkung durch z-Pins dar. Hier kann durch eine gezielte Strukturierung der z-Pins Einfluss auf die Größe der Oberfläche genommen werden sowie zusätzlich eine formschlüssige Verbindung zwischen z-Pins und Laminatwerkstoff erzielt werden. Die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften, wie z.B. Zug- und Druckeigenschaften sowie die interlaminare Risszähigkeiten unter Mode-I und Mode-II Beanspruchungen sollen in diesem Projekt ermittelt werden und Gesetzmäßigkeiten für die optimale Oberflächenstrukturierung der z-Pins abgeleitet werden. 

Das Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert. 

Gekerbter z-Pin im Laminat