Durch bionische Designregeln und optimierte textile Fertigungsverfahren sollten die Möglichkeiten hinsichtlich Gewichts- und Kostenreduktion bei der Fertigung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen aufgezeigt werden. Hierzu wurden am Beispiel eines Strukturbauteils kraftflussgerechte Faserarchitekturen anhand bionischer Algorithmen entworfen und die textiltechnische Umsetzung zur automatisierten endkonturnahen Konfektionierung von komplexen 2D- und 3D-Preformstrukturen untersucht. Die Strukturkonzepte berücksichtigten gleichzeitig die strukturmechanischen Belange und die fertigungstechnischen Möglichkeiten. Anhand eines Referenzbauteils (einer Trennwand des Roadsters von Mercedes Benz SLK)wird aufgezeigt, wie sowohl Produktionskosten als auch die Entwicklungszeit von FVK-Bauteilen konkurrenzfähig zu denen metallischer Bauteile sein können. Als Basismaterial wurden verschiedene MAG (Multiaxialgelege) verwendet. Eine maschinell hergestellte verschnittfreie, kraftflussgerechte 2D-Preformstruktur wurde mit dem MAG zu einem kraftflussoptimierten Preform-Sandwich zusammengefügt, für Bauteilfertigungsversuche als endkonturnahe 3D-Preform bereitgestellt und im RTM-Verfahren zu einem belastungsgerechten Bauteil verarbeitet. Steifigkeitsuntersuchungen dieser Prototypen zeigten, dass die topologischen optimierten FVK-Bauteile eine um ca. 10 % höhere Schub-, bzw. um ca. 30 % höhere Torsionssteifigkeit als nicht kraftflussgerecht ausgelegte Bauteile erreichen. Ein Vergleich der stückzahlbezogenen Kosten des Leichtbaupotenzials und des automatisierten RTM-Fertigungsverfahrens mit denen für konventionelle Fertigung verdeutlicht, dass durch kraftflussgerechte Auslegung der FVK-Struktur und einen durchgängig automatisierten Fertigungsprozess mit möglichst wenigen Einzelschritten entlang der gesamten Prozesskette Bauteilkosten und -gewichte signifikant gegenüber der konventionellen Bauweise reduziert werden können. Die im Projekt identifizierten Potenziale und Entwicklungsmethoden eröffnen neue Chancen, um kostenattraktiven Leichtbau mit Faserverbundkunststoffen im Automobilbau mittelfristig umzusetzen.


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    Title :

    BIOTEX - Bionische Gestaltung und textile Fertigungsverfahren zur kostengünstigen Herstellung optimierter Faservebundstrukturen. Laufzeit des Vorhabens: 01.01.2005-31.12.2008


    Publication date :

    2008


    Size :

    31 Seiten, 26 Bilder


    Type of media :

    Report


    Type of material :

    Print


    Language :

    German