So werden Lager in Compositewerkstoffe richtig integriert

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Mechanische Stabilität durch spezielle Bauteilformen

Unter Druckbeanspruchung (Bild 5) wirkt die Sohle als Klemmform, um das CFK-Material lokal zu komprimieren. Die Sohle ermöglicht es, die Geometrie des Formteilsockels an die Größenvorgaben und Montageanforderungen der Anwendung anzupassen. Daher sorgen die Halbkugelscheiben und die Sohle des Formteils dafür, dass das Harz sowohl bei Zug- als auch bei Druckbeanspruchung senkrecht zur Montageebene (das heißt, bei Belastung außerhalb der Ebene) unter Druck gehalten wird. Ein Versagen des Formteils wird nicht durch die mechanischen Eigenschaften des Harzes verursacht. Folglich weist das SKF Black Design-Formteil bei einer bestimmten Geometrie und einem bestimmten Gewicht eine erhöhte mechanische Leistungsfähigkeit auf.

Das zweite Konzept von SKF Black Design sieht die Verwendung spezieller Formen vor, die dem Formteil mechanische Stabilität und Steifigkeit verleihen. Durch abgerundete Formen lassen sich relativ scharfe 90°-Ecken, wie sie beispielsweise bei metallischen Formteilen vorkommen, vermeiden. Abgerundete Formen sorgen für eine geeignete Ausrichtung der Kohlefasern, so dass Auffaltungen verzögert werden und das Formteil mechanische Stabilität und Steifigkeit erhält. Dieses Konzept eignet sich bestens für Strukturleisten (Bild 6).

Zudem können die SKF Black Design Konzepte in einem einzigen Schnittstellenteil kombiniert werden. So können beispielsweise, wie in den Bildern 7/1 und 7/2 dargestellt, das Konzept der Unterdruckhaltung des Harzes sowie spezielle Versteifungsformen bei der Gestaltung eines T-Stücks zur Anwendung kommen.

Zur Validierung dieser Konzepte wurden, wie in Bild 8 dargestellt, Versuche an original großen oder maßstäblich verkleinerten Strukturleisten und Formstücken auf Zug- und Druckprüfständen durchgeführt. Die Entwicklung dieser Konzepte mündete in eine Untersuchung und Validierung verschiedener struktureller Schnittstellenteile aus Verbundwerkstoffen. Die Ergebnisse wurden mit gleichwertigen metallischen Strukturteilen verglichen. Dabei erzielten die SKF Black Design Verbundwerkstoff -Lösungen im Vergleich zu den Metallteilen eine Gewichtsreduktion von mehr als 40 % bei gleicher mechanischer Leistungsfähigkeit.

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