Faserverbundbauweise steigert die Federleistung

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Faserverbundbauweise erst bei GFK-Blattfedern etabliert

Die prinzipielle Eignung von Faser-Kunststoff-Verbunden für Federsysteme wurde in den letzten Jahrzehnten schon mehrfach untersucht und bestätigt. Jedoch haben sich einzig Blattfedern aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) als Serienteile am Markt etabliert. Gründe dafür sind ein vergleichsweise einfaches Design, eine gut handhabbare Auslegung und eine kosteneffiziente Fertigung. Die ersten GFK-Blattfedern kamen im Jahr 1980 auf den Markt. Im Vergleich dazu fehlen für Schraubenfedern, Tellerfedern und weitere Sonderfedern aus Faserverbundkunststoffen indes bis heute entsprechend serientaugliche und kosteneffiziente Fertigungsverfahren mit hohem Automatisierungsgrad.

Eigenschaftsprofil der Fasern steigert die Systemdynamik

Faser-Kunststoff-Verbunde haben im Vergleich zu metallischen Werkstoffen ein enormes spezifisches Energieaufnahmevermögen und somit ein exzellentes Leichtbaupotenzial bei einer Anwendung in Federelementen. Verantwortlich dafür ist die Kombination aus hoher Festigkeit und hoher Bruchdehnung der Faserverstärkung. Darüber hinaus mindert das deutlich reduzierte Gewicht der Federsysteme deren Trägheit, zum Beispiel in Fahrwerksanwendungen. Somit tragen Federn aus Faser-Kunststoff-Verbunden zu einer höheren Dynamik des Gesamtsystems beim Einfedervorgang bei.

Höchster Grad des Leichtbaus bei Schraubendruckfedern erreicht

Zusätzlich zum Stoffleichtbau durch Materialsubstitution kann bei Schraubendruckfedern aus Faser-Kunststoff-Verbunden auch ein gestalterischer Leichtbau in Form einer Auflösung des Federdrahtquerschnittes zum Kreisringprofil stattfinden. Der iterative Auslegungsprozess für die FKV-Schraubendruckfedern erfolgt mittels analytischer und numerischer Berechnungsmethoden. Für die Vorauslegung der Federn am Computer können die konventionellen analytischen Formeln zur Berechnung von Torsionsrohren in abgewandelter Form zum Einsatz kommen.

Zur Berücksichtigung aller geometrischen Effekte sowie auch veränderlicher Federraten werden numerische Berechnungsmethoden herangezogen.

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