Zur Gestaltung eines Krafteinleitungsbereichs zur Einleitung sehr hoher lokaler Querkräfte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Helmut Schürmann
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 191313529

Hebel findet man in zahlreichen technischen Anwendungen, meist zur Einleitung eines Moments in Wellen. Antriebswellen und Torsionsstäbe hoher Leichtbaugüte werden vielfach aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) gefertigt. Es liegt daher nahe, auch den Hebel zur Krafteinleitung aus FKV herzustellen. Die Krafteinleitung stellt bei der Konstruktion von FKV-Bauteilen meist die größte Herausforderung dar. Dies begründet sich hauptsächlich durch die anisotropen Werkstoffeigenschaften der FKV. Meist verwendet der Konstrukteur den größten Arbeitsumfang auf die Lösung und den Nachweis dieses Problems. Gelingt kein überzeugendes Konzept, so besteht die Gefahr, dass die Leichtbauvorteile der FKV verloren gehen. Daher ist es unbedingt erforderlich, als Grundlagenforschung technisch und wirtschaftlich optimale Konzepte zu erarbeiten und sie nach experimenteller Überprüfung den FKV-Konstrukteuren als ausgetestete Lösungen zur Verfügung zu stellen. Ziel des beantragten Projekts ist es daher, ein Krafteinleitungskonzept zu entwickeln, das die Einleitung hoher lokaler Querkräfte mit kleinem Bolzen-Randabstand ermöglicht. In Vorversuchen mit FKV-Hebeln, belastet durch einen endständigen Bolzen, konnte der Randabstand unter den Bohrungsdurchmesser gesenkt werden. Inspiriert vom Schlaufenanschluss wurde diese Krafteinleitung als Kombination aus einem Biegeträger und einer Schlaufe ausgeführt. Im Verlauf des Forschungsvorhabens soll dieser Krafteinleitungstyp bezüglich der Leichtbaugüte vertieft analysiert, optimiert und mit Standardlösungen verglichen werden. Die Optimierung bezieht sich sowohl auf die Belastbarkeit und damit auf die strukturelle Auslegung als auch auf die Herstellung, die über die Wettbewerbsfähigkeit entscheidet. Die Ergebnisse sollen aufbereitet werden, um sie in Form von Konstruktionsrichtlinien Faserverbund-Konstrukteuren zur Verfügung zu stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen