Zur Gestaltung von lokalen Krafteinleitungen in dünnwandige Laminate

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Helmut Schürmann
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik ; Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 275176947

Krafteinleitungen in Faser-Kunststoff-Verbunde stellen Konstrukteure immer noch vor besondere Herausforderungen. Die zumeist auf Leichtbau optimierten Strukturen sind oftmals sehr hoch beansprucht; daher liegt der Fokus oft bei dünnwandigen, d.h. vorwiegend zweidimensionalen Strukturen, wie bspw. Blechen, Schalen oder Rohren. Krafteinleitungen, insbesondere in der dritten Dimension realisiert, stellen oftmals ein Problem dar, da in dieser Richtung nur die wesentlich schwächeren, matrixdominierten Festigkeiten des Laminats zum Tragen kommen. Da diese um Größenordnungen kleiner sind als die in FKV genutzten Längsfestigkeiten, müssen solche Anbindungspunkte besonders geschickt konstruiert werden.Am Fachgebiet Konstruktiver Leichtbau und Bauweisen wurden bisher verschiedenste Krafteinleitungsthemen erforscht und erprobt. Dazu gehört auch die Problematik der punktuellen Lasteinleitung in dünnwandige Laminate. Die bisherigen Untersuchungen beschränkten sich jedoch hauptsächlich auf metallische Stehbolzen, die integral in das Laminat eingebettet wurden. Die bislang erarbeiteten Auslegungsbeziehungen sind direkt an den Fachleute übergebbar. Jedoch stellt die Werkstoffpaarung FKV-Metall eine ungünstige Kombination dar. Daher soll im Rahmen des Projekts die Krafteinleitung in FKV-Bauweise umgesetzt werden. Hauptaugenmerk soll dabei auf der nachträglichen Applikation auf einem Grundlaminat liegen.Es ergeben sich drei zu erarbeitende Schwerpunkte: die Anbindung des Krafteinleitungselements an die Grundstruktur, die Integration eines Gewindes sowie die optimale Gestaltung einer Kardanikfunktion.Übergeordnetes Ziel ist es, Konstruktionsempfehlungen zu erarbeiten, um eine leichtbauoptimalen Krafteinleitung mit maximal übertragbaren Kräften exakt und zuverlässig auslegen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen