FibreCast - Materialsingularitäten und multidimensionale Verbindungen in FFRP (filled fibre reinforced polymer)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Gengnagel; Professor Dr.-Ing. Volker Schmid
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277966554

Ziel des Projekts ist die weiterführende, grundlegende Erforschung einer neuartigen, lösbaren und nichtlösbaren Verbindungstechnologie für hocheffiziente Verbindungen in schlanken Stabtragwerken aus FVK-Hohlprofilen oder Holzstäben. Ein wichtiges Innovationspotenzial ist dabei die erstmalige umfassende Erforschung von gegossenen Verbindungsknoten aus faserverstärkten, gefüllten Polymeren (FFRP filled fibre reinforced polymer).Die bisherigen Forschungsergebnisse der Antragsteller zeigen, dass die Leistungsfähigkeit gegossener Verbindungen aus FFRP groß genug ist, um Verbindungsbereiche mit der gleichen Tragfähigkeit wie die angeschlossenen FVK- oder Holz-Bauteile auszuführen. Durch die kalte Gusstechnik ist es möglich, FFRP direkt mit Holz oder glasfaserverstärkten Kunststoffen zu verbinden. Diese positiven Materialeigenschaften und die freie Formbarkeit von FFRP ermöglichen hocheffiziente, aber bisher noch unzureichend erforschte Verbindungskonzepte. Derzeit konzentriert sich die Forschung auf Knoten mit geometrisch geringer Komplexität und einer rotationssymmetrischen oder ebenen Anschlussgeometrie.Um das enorme Potential von Verbindungen mit FFRP nutzen zu können, sind weitere vertiefte Grundlagenforschungen notwendig, die Gegenstand dieses Antrags sind. Dazu zählen zum einen die Fortführung von Materialuntersuchungen von FFRP und die Weiterentwicklung neuartiger Bewehrungskonzepte für Mikrobewehrungen im Verbindungsbereich, als auch die Materialoptimierung von FFRP durch Temperungsprozesse. Diese Arbeiten werden mit der Fortführung der prototypischen Entwicklung von bewehrten, lösbaren Verbindungsknoten mit räumlichen Formschluss aus FFRP kombiniert. Dazu werden die im Basisprojekt entwickelten computergestützten Werkzeugumgebung und Fertigungsprozesse eingesetzt und erweitert.Verbindungen aus FFRP versprechen auch für nichtlösbare Stabanschlüsse Vorteile. Aus diesem Grund wird das Untersuchungsfeld auch auf nichtlösbare, geometrisch komplexe dreidimensionale Knoten erweitert. Die Erforschung von materialgerecht gedrungenen Anschlussgeometrien soll dabei die Robustheit der Verbindungen deutlich erhöhen.In der bisherigen Forschung zeichnete sich die Notwendigkeit einer grundlegenden Untersuchung zum Einfluss der Herstelltoleranzen auf die Tragfähigkeit von formschlüssigen Verbindungen aus FFRP ab. Im beantragten Projekt werden deshalb neue Möglichkeiten zur berührungsfreien Vermessung genutzt, um die Herstelltoleranzen von FFRP-Knoten zu bestimmen und im Weiteren bewusst zu steuern bzw. zu reduzieren.Das Projekt setzt auf der Basis der bisherigen Grundlagenforschung eine auf wesentlichen Fragen fokussierte Forschung im Bereich einer neuartigen Verbindungstechnik aus FFRP für faserbasierte, schlanke, stabförmige Bauteile im Bauwesen fort.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen