Universität Bremen CFK-Aluminium-Strukturen benötigen neuartige Verbindungstechniken

Ziel der Forschergruppe „Bauweisen für CFK-Aluminium-Übergangsstrukturen im Leichtbau“ ist die Entwicklung neuartiger Methoden der Krafteinleitung, die dazu Bindungsarten der Textiltechnik mit Schweiß- und Gießverfahren kombinieren.

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Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angew. Materialforschung - IFAM -

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Gefördert wird die Forschergruppe „Schwarz-Silber“, die sich aus Mitarbeitern der Universität Bremen und vier kooperierenden Bremer Forschungsinstituten zusammensetzt, von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Dabei werden Kohlenstofffaserbündel mit Titandrähten über Schlaufenkonstruktionen verbunden und mit Polymeren vergossen. Schweiß- und Gießverfahren sollen diese Hybridstrukturen an das monolithische Aluminium fügen. In der mit 1,5 Mio. Euro geförderten ersten Projektphase, die von Mitte 2010 bis Mitte 2013 dauern wird, befassen sich Wissenschaftler der Universität Bremen mit der Gestaltung und Auslegung der Verbindungen zwischen CFK und Aluminium.

Institutspartner entwickeln und produzieren werden neuartige Verbindungen

Drei der fünf Institutspartner werden neuartige Verbindungen entwickeln und herstellen. Zu diesen gehören das Faserinstitut Bremen e.V. (Fibre), das Bremer Institut für angewandte Strahltechnik (BIAS) und das Fraunhofer-Institut Fertigungstechnik und angewandte Materialforschung (IFAM). Bias treibt das Schweißen und das Fraunhofer IFAM das Gießen voran.

Das Bremer Institut für Strukturmechanik und Produktionsanlagen (BIME) und die Stiftung Institut für Werkstofftechnik (IWT) unterstützen die Projekt in Form von nummerischen und experimentellen Untersuchungen. Die Prozessfolge aus mehreren Verbindungsverfahren mache eine enge Kooperation zwischen den Wissenschaftlern erforderlich.

Kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe haben das höchste Leichtbaupotenzial

Laut Forschergruppe „Schwarz-Silber“ haben kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) das höchste Leichtbaupotenzial. Daher werden mehr als 50% der Strukturen der jüngsten Flugzeuggeneration (Airbus A350 und Boeing 787) aus CFK bestehen. Dennoch bleibe die Anwendung von Metallen in Krafteinleitungsbereichen und dort, wo Strukturen ein anderes Verformungs- und Versagensverhalten haben müssen als CFK (zum Beispiel im Fahrwerksbereich) zwingend erforderlich, heißt es.

Die Überleitung der Lasten aus der metallischen in die CFK-Struktur und umgekehrt sei dabei „der neuralgische Punkt“. Die heute übliche Bolzenverbindung wird von den Bremer Wissenschaftlern als kosten- und extrem gewichtstreibend angesehen. Zudem sei bei CFK-Aluminium-Strukturen ein erheblicher Aufwand für einen nachhaltigen Korrosionsschutz von Nöten.

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