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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

InHyb - Ein intrinsischer Hybridverbund für zyklisch beanspruchte Bauteile

Friday (20.09.2019)
10:00 - 10:30 Uhr Musikzimmer
Bestandteil von:


Unidirektional glasfaserverstärkter Kunststoff ist aufgrund seiner hohen Zugfestigkeit und seiner geringen Dichte ein exzellenter Leichtbauwerkstoff. Sein relativ geringer Elastizitätsmodul begünstigt besonders den Einsatz als Federwerkstoff. Ein wesentlicher Nachteil ist aber seine relative Schwäche unter komplexen Beanspruchungszuständen. Daher ist eine lokale Hybridisierung mit Hilfe eines isotropen Materials, z. B. einem hochfesten Federstahl, eine geeignete Maßnahme, die notwendige Robustheit des Materials unter diesen Bedingungen sicherzustellen.

In diesem Projekt wird ein Werkstoff als intrinsischer Hybridverbund aus Stahl und glasfaserverstärktem Kunststoff für den Einsatz in zyklisch hochbelasteten Bauteilen entwickelt. Das Anwendungsgebiet des neuen Werkstoffs liegt im Bereich der Multi-Material-Bauweise. Er kann sowohl zur Konzeptionierung von ganzen Bauteilen als auch in Übergangsbereichen als lokale Verstärkung eines glasfaserverstärkten Kunststoffs eingesetzt werden.

Das Werkstoffprüfungsprogramm stellt die Festigkeitsprüfung der Grenzfläche zwischen den Komponenten des Werkstoffverbunds in den Mittelpunkt. Es werden Schälprüfungen und Scherprüfungen durchgeführt, um die Energiefreisetzungsrate und die Scherfestigkeit bei Raumtemperatur zu bestimmen. Auf diese Weise können unterschiedliche Oberflächenbehandlungen der Stahleinleger bewertet werden. Da eine Alterung und der Einsatz des Werkstoffes bei erhöhten Temperaturen zu einer Abminderung der Festigkeit führen können, werden diese Prüfungen an gealterten Proben bei Raumtemperatur und an nicht gealterten Proben unter erhöhter Temperatur durchgeführt.

Besonderes Augenmerk wird der Charakterisierung der fertigungsbedingten Eigenspannungen in den Komponenten des Werkstoffverbunds gewidmet. Zur Bestimmung der Eigenspannung in den metallischen Komponenten werden umfangreiche röntgenographische Untersuchung durchgeführt. Die experimentellen Ergebnisse korrelieren gut mit den analytischen Abschätzungen auf der Basis eines einfachen Modells.

Der Werkstoffverbund wird auch in einem zyklisch beanspruchten Bauteil als Demonstrator eingesetzt. Mit Hilfe des neuartigen Werkstoffs sollen Ansätze für robustere und kostengünstigere Leichtbaulösungen für zyklisch beanspruchte Bauteile und neuartige Federkonzepte ermöglicht werden.

 

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Robert Brandt
Universität Siegen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Arne Busch
    Mubea EDAI