Menü

Projekte

Aktuell laufende Projekte:

AIF Cornet "SIQ4TFP"

Selbstoptimierende Qualität für die Herstellung von Tailored Fiber Placement (TFP)-Verbundwerkstoffen

AIF/CORNET

  • Konzeption eines umfassenden Schulungsansatzes zur Analyse des Einflusses von TFP-Parametern auf die Prozessgenauigkeit.
  • Entwicklung eines maschinellen Lernalgorithmus zur Vorhersage und Korrektur von Pfadabweichungen im TFP-Prozess.
  • Einführung einer Echtzeit-Trainingsstrategie, die eine Anpassung an lokale Schwankungen und neue Materialien ermöglicht.
DAAD "ENUHVA"

Experimentelle und numerische Charakterisierungsmethoden für variabel-axial verstärkte Elastomere

DAAD PPP/Probral

  • Experimentelle Kampagne für faserverstärkte Elastomere (FRE) zur Erarbeitung eines robusten Prüfprotokolls für die Kalibrierung anisotroper hyperelastischer Modelle.
  • Implementierung, Kalibrierung und Validierung dieser Modelle in kommerzieller FEM-Software mittels virtueller Auswertung sowie Herstellung von Technologiedemonstratoren.
DFG Transfer "Tiefbohren"

Schwingungsdämpfende Verbund-Bohrgestänge mit integrierten Sensoren für Tiefbohrprozesse

DFG

The BTA-Tiefbohrverfahren ermöglicht das Bohren mit hohen Länge-Durchmesser-Verhältnissen. Lange Werkzeuge führen jedoch zu starken Schwingungen, insbesondere beim Bohren hochlegierter Werkstoffe. Dies erhöht den Werkzeugverschleiß und führt aufgrund verminderter Bohrqualität zu höheren Ausschussraten bei typischerweise sehr teuren Bauteilen. Im Rahmen des DFG-Forschungsprojekts wurde ein schwingungsdämpfendes Verbund-Bohrgestänge mit einem hybriden Verbindungskonzept entwickelt, das faserverstärkte Kunststoffe (FVK) und Metall über eine Kunststoff-Zwischenschicht verbindet. Zudem wurden faseroptische Sensoren zur Prozess- und Werkzeugzustandsüberwachung integriert. Ein Teil des hybriden Verbindungskonzepts ist ein innovatives Faserwickelmuster, das formschlüssige Verbindungen mit gezielten Dickenänderungen schafft und so eine hochfeste Verbindung erzeugt.

Projektpartner:

  • Institut für Spanende Fertigung (Technische Universität Dortmund)
  • Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
  • BGTB GmbH – Beratende Gesellschaft für Tiefbohr- und Zerspanungstechnik
  • KAISER Maschinenbau und Zerspanungstechnik GmbH & Co. KG
  • carbovation gmbh 

 

 

BMWK LuFo VI-2 "LaST"

Kombination von Tailored Fiber Placement (TFP) und Faserwickeln (Filament Winding, FW) für Druckbehälter

BMWK LuFo VI-2

Softwareentwicklung:

  • Dickenabschätzung mit höherer Genauigkeit (insbesondere in Umlenkbereichen) im Vergleich zu herkömmlichen Softwaretools
  • Generierung von Wickelmustern (geodätisch und nicht-geodätisch) sowie Prozesssimulation

Entwicklung von Drapierkonzepten und experimentelle Validierung.

 

 

M-era.net "MBrace"

Multi-Matrix Composites for Fashionable, Customized and Evolvable Braces

M-era.net Call 2021

Jährlich werden 22 Millionen Europäer wegen Skoliose, einer Wirbelsäulenverkrümmung, behandelt. Die Korsetttherapie ist die effektivste Behandlungsmethode, stellt jedoch für jedes betroffene Kind eine Belastung dar. Ein Korsett wird jahrelang bis zu 23 Stunden am Tag getragen und schränkt die Bewegungsfreiheit des Oberkörpers erheblich ein – alles in einer Phase der Selbstfindung, in der die Meinung von Freund:innen eine große Rolle spielt. Dieses Projekt zielt darauf ab, das Wohlbefinden der Patient:innen deutlich zu verbessern. Es kombiniert innovative Materialforschung an funktionalen Multimatrix-Verbundwerkstoffen und die Entwicklung kostengünstiger Fertigungstechnologien mit neuen Therapieansätzen wie maschinellem Lernen für Ganganalysen und einem modischen Design. Flexible Elemente sollen dem Körper mehr Bewegungsfreiheit geben und die Therapietreue der Patient:innen deutlich erhöhen. Das Ziel ist es, Korsetts von einem unangenehmen Fixierungsgerät in eine unterstützende Hilfe mit hohem Tragekomfort zu verwandeln – und ihre Wahrnehmung von einer medizinischen Notwendigkeit zu einem modischen Accessoire zu ändern.

Ziele:

  • Verbundwerkstoff-Strukturbauteile, die die erforderlichen Kräfte übertragen und gleichzeitig eine offene Bauweise ermöglichen
  • Leichtbau-Korsettdesign mit modularem Baukastenprinzip
  • Fertigung eines finalen Demonstrationskorsetts zur Kommunikation der Projektergebnisse

Projektpartner: 

  • Institute of Biomedical Engineering (TU Dresden)
  • HTW Dresden
  • Jan Kochanowski University in Kielce
  • Sirris
  • Isomatex S.A.



Erfahre mehr Video zum Projekt
M-era.net "Gradient"

Gradierte Interphasen zur Steigerung der dielektrischen und mechanischen Festigkeit faserverstärkter Verbundwerkstoffe

M-era.net Call 2021

Hochleistungsverbundwerkstoffe, bestehend aus Verstärkungselementen (Fasern, Partikeln, Füllstoffen etc.) und einer Matrix, finden in vielen Bereichen breite Anwendung. Insbesondere in Leistungstransformatoren und Schaltanlagen bietet ihr Einsatz zahlreiche Vorteile. In diesem spezifischen Anwendungsfall werden die dielektrische und mechanische Festigkeit maßgeblich von der Faser-Matrix-Interphase beeinflusst. Da Versagensmechanismen in Verbundwerkstoffen häufig in der Grenzschicht zwischen Faser und Matrix auftreten, ist es entscheidend, Ansätze zu entwickeln, die Spannungskonzentrationen in diesem Bereich reduzieren.

  • Entwicklung von Ansätzen zur Reduzierung von Spannungskonzentrationen in der Interphase;
  • Modifizierung der Faseroberfläche;
  • Gradierte Interphasen (Interphase-Engineering);
  • Neue Methodiken, Validierungswerkzeuge und multiskalige Simulationen zur Charakterisierung und Optimierung der Interphase.

Projektpartner:

  • Luleå University of Technology (LTU)
  • University of Latvia (LU)
  • Hitachi Energy Sweden AB, Composites (Hitachi)



Erfahre mehr
ZIM "CFKadapt"
ZIM "Basaltfunier"
ZIM "ProLaMas"

EFFIZIENTER LEICHTBAU: Faserverbund-Maschinenschlitten mit Tailored Fiber Placement (TFP)

ZIM

Durch die Reduzierung der Masse des Maschinenschlittens einer Fräsmaschine bei gleichzeitiger Beibehaltung der strukturellen Steifigkeit lässt sich die Prozessgeschwindigkeit erhöhen, während der Antriebsleistungsbedarf sinkt. Hierfür sollen kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) mit variabel-axialer Faserauslegung eingesetzt werden. Diese ermöglichen eine signifikante Massenreduzierung um bis zu 50 % bei gleicher oder sogar verbesserter struktureller Steifigkeit im Vergleich zu den bisher üblichen Konstruktionen aus Grauguss oder Stahl sowie zu den im Stand der Technik verwendeten multi-axialen CFK-Designs.

Projektpartner: 

  • Hightex Verstärkungsstrukturen GmbH
  • Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH & Co KG.
  • Zentrum für angewandte Forschung und Technologie e.V. (ZAFT)
  • Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH


Industrial Project "ConThiCo"

Konsolidierung dickwandiger thermoplastischer Verbundbauteile, hergestellt durch Tailored Fiber Placement (TFP)

Industrieprojekt:

  • Erfolgreiches Heißpressen eines C-Bügel-Bauteils aus 16 CF-LEXTER-Preforms (530 g)
  • Mehrstufiges strukturelles Versagen mit steigenden Lastmaxima im Zugversuch
  • Maximale Spitzenkraftwerte vergleichbar mit CF-Epoxid-C-Rahmen bei etwa 70 % der vergleichbaren Steifigkeit
IGF "CoTherMu"

Entwicklung lokal flexibler 3D-Verbundwerkstoffe aus thermoplastischen Elastomer-Mehrmatrixsystemen in komplexen textilen Preforms

IGF

  • Hybridgarne im Online-Spinnverfahren
  • Kurze Konsolidierungszeiten
  • Verbesserte Recyclingfähigkeit
DAAD-PPP/CAPES "FiBraCo"

Faser-Bragg-Gitter-Sensoren zur Überwachung des Verhaltens von Faserverbund-Druckbehältern aus Filament Winding (FW) und Tailored Fiber Placement (TFP)

DAAD-PPP/CAPES

  • Methodik zur Integration von Faser-Bragg-Gittern (FBGs) in Verbundbauteile
  • Zwischenschicht-Dehnungsmessungen
  • Bewertung von Spannungskonzentrationen in Filament-Winding-(FW) und Tailored-Fiber-Placement-(TFP)-Prozessen

Abgeschlossene Projekte:

AIF Cornet "TailComp"
AIF IGF "LoVarMed"
AIF "Kleinquerschnitte"
BMBF "BIOTEX"
BMBF "highSTICK+"

Projektpartner: 

  • Dietrich Wetzel KG 
  • Sächsisches Textilforschungsinstitut e.V. 
  • IFC-Composite GmbH
BMBF "EMIR"

Konstruktion von multifunktional integrierten CFRP Strukturen

Das CFRP Flugzeugrumpf Projekt

Schwerpunkt des of the EMIR-Projektes (Konstruktion von multifunktional integrierten CFRP Strukturen) ist die Entwicklung eines CFRP doppelschaligen Flugzeugrumpfes. Im vom Luftfahrtforschungsprogramm III geförderten Projekt EMIR erarbeitet das Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. in Zusammenarbeit mit Airbus Deutschland Fertigungsmethoden und Prozesse für Spantstrukturen. Über 20 deutsche Forschungseinrichtungen sowie die Luftfahrtfirmen Airbus Deutschland GmbH und EADS erarbeiten gemeinsam Lösungen für einen gewichts- und kostenoptimierten Flugzeugrumpf, wie er bereits in einigen Jahren zum Einsatz kommen könnte.

Projektpartner: 

  • Airbus
  • Hightex-Verstärkungsstrukturen GmbH


Erfahre mehr
DAAD "PROBRAL"
DFG priority program 1123 (''Schüttgutbecher'')

Entwicklung festigkeitsoptimierter biaxialer Gestrick-Preforms für komplexe Geometrien: Auslegung, Herstellung und Prüfung eines biaxial verstärkten GFK-Schüttgutbehälters.

Das Projekt ist Teil des Schwerpunktprogramms (SPP) 1123 mit dem Titel: „Textile Verbundbauweisen und Fertigungstechnologien für Leichtbaustrukturen des Maschinen- und Fahrzeugbaus". Ziel des Forschungsvorhabens ist die systematische Erarbeitung ingenieurwissenschaftlicher Grundlagen für die lastpfadgerechte Gestaltung textiler Preforms und Bauteile. Darüber hinaus liegt der Fokus auf der Entwicklung textilangepasster Fertigungstechnologien, Konsolidierungsverfahren, Montagetechniken und Werkzeugsysteme. Anhand ausgewählter Technologiedemonstratoren aus dem Maschinen- und Fahrzeugbau werden beispielhaft innovative Lösungsansätze für die beanspruchungsgerechte Entwicklung textilverstärkter Verbundstrukturen in Leichtbauweise aufgezeigt.

Zweck:

  • Konzeption und Konstruktion eines zweischaligen Werkzeugs für die Injektion einer 3D-Preform aus Biaxialgestrick mit variablen Wandstärken.
  • Entwicklung und Herstellung eines elektrisch beheizbaren Injektionswerkzeugs aus Faserverbundwerkstoffen.
  • Erarbeitung einer Fertigungstechnologie für die Herstellung des Schüttgutbehälters.
  • Fertigung von Schüttgutbehältern unter Verwendung unterschiedlicher Varianten des Biaxialgestricks.
DFG "MerVa"
DFG "OptiTex"
DFG "Kreuzbandersatz"
EU "EMBROIDERY"

Der im Projekt EMBROIDERY zu untersuchende Ansatz umfasst die Entwicklung einer resistiven, selbstbeheizbaren Schicht, die entweder in starre Verbundlaminate oder elastomerische Membranen integriert werden kann. Diese Heizschicht wird mithilfe der Tailored Fibre Placement (TFP) hergestellt und bietet folgende Vorteile:

  • Entwicklung einer wiederverwendbaren, selbstbeheizbaren Membran für Infusions- und Preforming-Prozesse, die die Produktivität und Qualität der Bauteile deutlich steigert.
  • Integration einer Heizschicht in RTM-Werkzeuge in unmittelbarer Nähe zur Kavität, wodurch deutlich schnellere Aufheiz- und Abkühlrampen ermöglicht werden. Dies führt insgesamt zu einer Reduzierung des Energiebedarfs im Vergleich zu herkömmlichen Techniken.

Darüber hinaus bietet die TFP-Technologie der Verbundwerkstoffindustrie eine herausragende Möglichkeit: das Potenzial der Faserlenkung (Fiber Steering). Dadurch kann die Faserorientierung an jedem Punkt des Preforms entsprechend dem Spannungsfeld des Bauteils ausgerichtet werden, um die vollständige Leistungsfähigkeit der Verstärkungsfasern auszuschöpfen und den Materialeinsatz zu optimieren. In der Praxis wird dieses Potenzial jedoch bisher nicht genutzt, da es an einer kommerziellen Softwarelösung fehlt, die die Faserlenkung berücksichtigt. Ein zweiter Schwerpunkt des Projekts liegt daher auf der Entwicklung von Computeralgorithmen, die das Faserlenkungspotenzial abbilden. Das endgültige Ziel ist die Implementierung dieser Algorithmen in eine kommerzielle Software für die Verbundwerkstoffanalyse.

Ein dritter Forschungsschwerpunkt liegt auf der Automatisierung der Tailored Fibre Placement (TFP) selbst. Die TFP-Technologie wurde in den 1990er-Jahren entwickelt und basiert auf Stickmaschinen aus der Bekleidungstextilindustrie. Diese Maschinen wurden angepasst, um Faserrovings auf ein Basismaterial abzulegen und zu vernähen. Da es sich um eine vergleichsweise junge Technologie handelt, die aus der konventionellen Textilindustrie stammt, ist es erforderlich, den Prozess und die Ausrüstung weiterzuentwickeln und an die spezifischen Anforderungen der modernen Verbundwerkstofffertigung anzupassen.

Projektpartner: 

  • Tajima GmbH
FNR "HoBaCo"
SAB/EFRE "Carbonstickgrund"
SAB "NGScope"
SMWK "Orbita"
ZIM "AniDo"
ZIM "TFPprint"
ZIM "FlexOr"
ZIM "Hotflex"
ZIM "Holz-FKV-Verbund"
ZIM "Membranpresse"
ZIM "WintFlap"
ZIM "10k-Tool"

Neue Generation von CFK-Formwerkzeugen mit langer Lebensdauer

Forschungs- und Entwicklungsziele:

Gegenstand der Forschung und Entwicklung sind komplex gestaltete, direkt elektrisch beheizbare Infiltrationswerkzeuge aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK), bei denen Kohlenstofffasern als Heizstrukturmaterial eingesetzt werden. Diese neuartige Werkzeugtechnologie ist für die FVK-Fertigung bestimmt, einschließlich Preforming und Harzinjektionsverfahren (RTM). D

er Einsatz direkt beheizter FVK-Werkzeuge reduziert im Vergleich zu herkömmlichen Metallwerkzeugen signifikant die Werkzeugmasse, die erforderliche Prozesszeit und folglich den Energieverbrauch. Ein weiterer Vorteil liegt im angepassten thermischen Ausdehnungsverhalten von Werkzeug und Bauteil, auch unter Berücksichtigung anisotroper Struktureigenschaften. Zudem ermöglicht ein spezifisches Design der elektrothermischen Heizstruktur eine homogene Oberflächentemperatur. 

Ziel des IPF-Teilprojekts ist die Definition geeigneter Beschichtungen für diese neuartigen FVK-Werkzeuge. Auf Basis von Materialuntersuchungen und Finite-Elemente-Analysen sollen die erforderlichen Prozesszeiten und -parameter ermittelt und mit Hilfe von Technologiedemonstratoren validiert werden.

ZIM "Development of a highly centrifugal force loaded rotor"