Es wurde gezeigt, dass das Polyurethan-Fasersprühverfahren eine vielversprechende Fertigungsmethode für Leichtbauanwendungen ist und auch für die wirtschaftliche Herstellung kleiner Stückzahlen geeignet ist. Im Bereich der Materialentwicklung wurde ein Polyurethansystem entwickelt, welches den gestiegenen Anforderungen an den Brandschutz im Schienenverkehr gerecht wird. Zudem wurde in diesem Projekt die Materialeigenschaften von langfaserverstärkten Polyurethanen bestimmt sowie Untersuchungen zu eventuell auftretenden prozessbedingten Faservorzugsorientierungen durchgeführt. Weiter wurde in diesem Vorhaben eine Methode entwickelt welche es erlaubt die Deckschichtdicke von polyurethanbasierenden Sandwich-Strukturen zu ermitteln. Mit dieser Kenntnis konnten die Sandwich-Strukturen charakterisiert und entsprechend berechnet sowie im Hinblick auf das mechanische und akustische Verhalten simuliert werden. Im Bereich der Prozessentwicklung wurde ein neuer Mischkopf entwickelt, welcher erlaubt die geschnittenen Glasfasern axial in den Sprühaustrag zu dosieren. Zudem wurde dieser Mischkopf in einer kompakten Bauweise ausgeführt und somit erlaubt selbst enge und schwer zugängliche Geometrien zu besprühen. Des Weiteren wurde eine Ablegeeinheit für das Einbringen von Endlosfasern in Verbindung mit dem Polyurethan-Fasersprühen entwickelt und erfolgreich validiert. Im Bereich der Methoden ist es gelungen das Verhalten unter statischer Lasteinwirkung von Polyurethan-Sandwichstrukturen zu simulieren. Auf Grundlage dieses Aufbaus konnten Konzepte der neuen Demonstratorgeometrie berechnet und schließlich in ein reales Gesamtbauteil umgesetzt werden. Bei der Werkzeugauslegung für das Versuchswerkzeug sowie für das Demonstratorbauteil und deren Konstruktion in Verbindung mit der Herstellung von Probenplatten und der Demonstratorbauteilen wurden zahlreiche Erkenntnisse generiert, welches die Herstellung passgenauer und maßhaltiger Polyurethan-Sandwichbauteile ermöglicht. Die in diesem Vorhaben übergeordneten Projektziele waren die Erfüllung der definierten Anforderungen im Lastenheft sowie der Nachweise einer Gewichts- und Kostenreduzierung des Demonstratorbauteils. Angestrebt wurde dabei eine Gewichtsreduktion der Referenzstruktur um mindestens 20 % sowie eine Reduzierung des Preises um ca. 30 %. In Bezug auf die Kosten- und Gewichtsvorgaben wurden beide Ziele vollständig erfüllt. In Abhängigkeit des gewähltem Kernmaterial und des realisiertem Flächengewicht der Sandwich-Bauteile sind für diese Art von Strukturen auch Gewichtsreduktionen von 30 % oder mehr möglich.
Leichtbau durch funktionsintegrierende Strukturen in Multi Material Design - hybride Sandwichbauweisen für Schienenfahrzeuge. PURtrain. Abschlussbericht. Projektlaufzeit: 01.05.2008 - 31.10.2011
2011
133 Seiten, 145 Bilder, 19 Tabellen, 39 Quellen
Report
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