Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe werden wegen ihrer guten Formgebungsmöglichkeiten und der hervorragenden Festigkeiten und Steifigkeiten zunehmend für Hochleistungsbauteile im Flugzeugbau, im Maschinen- und Anlagenbau sowie für Sportgeräte eingesetzt. Häufig werden dabei Mischbauweisen mit metallischen Funktionselementen gewählt. Wettbewerbsfähige Gesamtlösungen setzen jedoch eine stimmige Einheit von Funktion, Gestalt, Faserverstärkung, Fertigungsprozess und Fügetechnik voraus. In Ergänzung zu den aus der Literatur bekannten produktneutral formulierten Konstruktionsprozessen und Gestaltungsprizipien hat das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik der TU Dresden werkstoffangepasste Methoden erarbeitet. Die Gestaltung einer Struktur beginnt mit der vorläufigen Festlegung von repräsentativen Lastfällen, Bauräumen und Angriffspunkten und der darauf aufbauenden Synthese eines Tragwerkskonzepts. Den gewählten Tragwerkselementen, wie Stäbe, Gurte und Schubfelder, werden in der Vordimensionierung Querschnitte und Wandstärken zugeordnet. Bei einfachen Tragwerken bieten sich analytische Berechnungsmodelle an; komplexere Konstruktionen erfordern FE-Modelle mit Schalen- und Balkenelementen. In der weiteren Entwurfsphase muss der bei der Tragwerkskonzeption angenommene Zusammenhalt der Elemente durch konstruktive Maßnahmen gesichert werden. Als faserverbundgerechte Fügetechnik gilt weiterhin das Kleben. Oft sind jedoch mit formschlüssigen Prinzipien, wie Bolzen-, Profil- oder Konturverbindungen bessere Ergebnisse zu erzielen.
Zum methodischen Konstruieren von Leichtbaustrukturen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen
Methodical design of lightweight structures made of carbon fibre reinforced polymers
Konstruktion ; 62 , 10 ; 69-74
2010
6 Seiten, 11 Bilder, 11 Quellen
Article (Journal)
German
Grundlagen methodischen Vorgehens beim Konstruieren
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