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Metallsubstitution

Faserverbundbauweise steigert die Federleistung

Aufgrund ihrer hohen spezifischen Energieaufnahme reduzieren faserverstärkte Kunststoffe das Gewicht und die Trägheit von Federn. Eine Metallsubstitution ist somit vorteilhaft trotz nötiger gestalterischer Änderungen. Entlang der Prozesskette gibt es Fortschritte zu vermelden.

| Autor: Werner Hufenbach, Jens Werner, Ivonne Körner und Christian Köhler

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Niedriges Gewicht und und hohe Energieaufnahme sprechen für Federn aus faserverstärkten Kunststoffen statt aus Metallen. Auf die Federcharakteristik kann unabhängig von der Federgeometrie Einfluss genommen werden.
Niedriges Gewicht und und hohe Energieaufnahme sprechen für Federn aus faserverstärkten Kunststoffen statt aus Metallen. Auf die Federcharakteristik kann unabhängig von der Federgeometrie Einfluss genommen werden.
(Bild: ILK)

Am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden wurden in Zusammenarbeit mit der Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH (LZS) verschiedene Federsysteme für Druck-, Torsions- und Biegebeanspruchung in Faserverbund-Leichtbauweise entwickelt. Im Vergleich zu konventionellen Lösungen aus Stahl verspricht die Anwendung faserverstärkter Kunststoffe bei Federn eine signifikante Massereduktion um bis zu 70 %. Zudem bieten Faserverbundkunststoffe (FVK) – auch Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) genannt – die Möglichkeit, unabhängig von einer Änderung der Federgeometrie gezielt Einfluss auf die Federcharakteristik zu nehmen. Dadurch kann ein breites Federratenspektrum abgedeckt werden. Ausschlaggebend dafür sind die anisotropen Werkstoffeigenschaften.

Ziel ist die sichere Federproduktion im industriellen Maßstab

Die effektive Berechnung anisotroper Schrauben-, Blatt- und Tellerfedern kann mit der Auslegungssoftware Sprinca erfolgen, die am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden entwickelt wurde. Dieses Tool umfasst analytische und numerische Berechnungsmethoden. Es liefert Ergebnisse, die in neuartigen faserverbundgerechten Fertigungsprozessen kosteneffizient umgesetzt werden können. Ziel ist die sichere Produktion der vorgestellten Faserverbundfedern – zukünftig auch im industriellen Maßstab.

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