Die Ergebnisse des Forschungsverbundes FORCiM3A tragen dazu bei, die Einsatzhemmnisse von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) in Kombination mit metallischen Strukturen bei zukünftigen Anwendungen im Bereich des Maschinen‐ und Anlagenbaus zu senken.
In der Luft‐ und Raumfahrt sowie im Automobilbau zählen Faserverbundwerkstoffe aufgrund ihres enormen Potenzials bereits zu den etablierten Materialien. Im Rahmen des Forschungsverbundes FORCiM3A wurden die Grundlagen geschaffen, um dem Einsatz dieser Schlüsseltechnologie auch im Maschinen‐ und Anlagenbau den Weg zu bereiten.
rechts: Prüfvorrichtungen zur Charakterisierung der CFK/Metall‐Grenzfläche auf Couponlevel Mode‐I (DCB), Mode‐II (ENF) und Mixed‐Mode‐I/II (MMB) (v.l.n.r.) (Quelle: Universität Augsburg, Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung – AMU)
Für den Verbund standen zu Beginn die Themenfelder „Innovative Hybrid‐Bauweisenkonzepte“, „Entwicklung von Auslegungs‐ und Berechnungsmethoden“, „Entwicklung von Material‐ und Prozesstechnologien“ sowie „Werkstoffeigenschaften“ im Fokus. Dabei leisteten u.a. die ermittelten Materialkennwerte für CFK/Metall‐Sandwichproben sowie die Charakterisierung von CFK/Metall‐Verbindungen bei bestimmten Herstellungsprozessen einen wichtigen Beitrag für deren Einsatzmöglichkeiten. Weiter folgten die Themenbereiche „Generische Demonstratorbauteile“, „Qualitäts‐ und Strukturprüfung hybrider CFK‐Bauteile“ sowie „Systemsimulation und Validierung“.
Drei praxisnahe Demonstratorbauteile wurden als Technologieträger vom Konsortium definiert und in verschiedenen Detaillierungsstufen umgesetzt. Hierbei verfolgte der Verbund parallel zwei Strategien: Zum einen mündeten die Arbeiten in den Demonstratorbauteilen „Welle/Walze“ und „Wellenkupplung“, die sich in die Gruppe rotierender Komponenten mit Regelgeometrie einteilen lassen. Zum anderen wurde ein besonderes Augenmerk auf das Bauteil „Trägerstruktur“ gelegt, das sich unter der Bezeichnung nicht‐rotierende Komponenten ohne Regelgeometrie zusammenfassen lässt. Durch den generischen Charakter dieser Demonstratoren sind typische Anforderungen aus dem Maschinen- und Anlagenbau abgebildet worden, damit die in FORCiM3A erlangten Forschungsergebnisse für ein breites Anwendungsspektrum Gültigkeit besitzen.
