Zelluläre, durch Innendruck aktuierte, formflexible Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Chokri Cherif; Professor Dr.-Ing. Michael Sinapius
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280656304

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Formflexible Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbunden mit definierter Steifigkeit sind Gegenstand der Arbeit internationaler Forschungsgruppen. Ein Ansatz, den Widerspruch zwischen Strukturflexibilität sowie struktureller Steifigkeit und Festigkeit innerhalb ein und derselben Struktur zu umgehen, sind druckaktuierte Zell- und Honigwabenstrukturen. Dazu zählen auch zelluläre, durch Innendruck aktuierte, Strukturen (engl.: PACS, Pressure-Actuated Cellular Structures), die bisher nur theoretisch untersucht wurden. Ziel des Forschungsvorhabens war die Gewinnung von theoretischen und experimentellen Erkenntnissen, die zur Auslegung, Fertigung und Erprobung von textiltechnisch integral-gefertigten PACS notwendig sind. In diesem gemeinsamen Forschungsvorhaben wurden methodisch ausgelegte zweireihige PACS in textiltechnischer Integralbauweise erforscht, mit einer effizienten Bedruckung versehen und experimentell charakterisiert. Es wurde an zwei Designstudien unter realistischen Randbedingungen die Eignung von PACS als luftfahrttechnische morphende Steuerfläche gezeigt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Enhanced design methods for pressure actuated cellular structures and evaluation. SAMPE Long Beach 2016 Conference and Exhibition, Long Beach, California, 2016.
  B. Gramüller & C. Hühne
  
• On Pressure-Actuated Cellular Structures. Dissertation (Betreuer: C. Hühne), Braunschweig, Germany, 2016
  B. Gramüller
  
• Development and Testing of woven GFRP Flexure Hinges for Pressure Actuated Cellular Structures (PACS), in: ICCS20. Proceedings of the 20th International Conference on Composite Structures, Paris, France, First edition, Società editrice escu-lapio, Bologna, Italy, 2017
  J. Boblenz & C. Hühne
  
• Development of 3D woven cellular structures for adaptive composites based on thermoplastic
  C. Sennewald; M. Vorhof; P. Schegner; G. Hoffmann; C. Cherif; J. Boblenz & M. Sinapius; C.
  
• Development of 3D woven cellular structures for adaptive composites based on thermoplastic hybrid yarns. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 369, 012041.
  Sennewald, C.; Vorhof, M.; Schegner, P.; Hoffmann, G.; Cherif, C.; Boblenz, J.; Sinapius, M. & Hühne, C.
  
• Development of adaptive woven cellular structures. 18th AUTEX World Textile Conference, Istanbul, Turkey, 2018.
  Sennewald, C.; Vorhof, M.; Schegner, P.; Hoffmann, G. & Cherif, C.
  
• New method for warp yarn arrangement and algorithm for pattern conversion for three-dimensional woven multilayered fabrics. Journal of Industrial Textiles, 49(10), 1334-1356.
  Vorhof, Michael; Weise, Daniel; Sennewald, Cornelia & Hoffmann, Gerald
  
• Overview of Necessary Development Steps for the Realization of Woven Cellular Structures for Adaptive Composites. Journal of Fashion Technology & Textile Engineering, s5.
  Sennewald, Cornelia; Vorhof, Michael; Hoffmann, Gerald & Cherif, Chokri
  
• Technology Development for Direct Weaving of Complex 3D Nodal Structures. Applied Composite Materials, 26(1), 423-432.
  Schegner, Philipp; Fazeli, Monireh; Sennewald, Cornelia; Hoffmann, Gerald & Cherif, Chokri
  
• Bioinspirierte adaptive Faserverbunde auf Basis gewebter zellularer Strukturen. 24. Nationales SAMPE Symposium, Dresden, Germany, 2019
  C. Sennewald; C. Cherif; J. Boblenz; P. Meyer; M. Sinapius & C. Hühne
  
• Development and Testing of Woven FRP Flexure Hinges for Pressure-Actuated Cellular Structures with Regard to Morphing Wing Applications. Aerospace, 6(11), 116.
  Meyer, Patrick; Boblenz, Johannes; Sennewald, Cornelia; Vorhof, Michael; Hühne, Christian; Cherif, Chokri & Sinapius, Michael
  
• Active Shape Control. Adaptronics – Smart Structures and Materials, 155-225.
  Sinapius, Johannes Michael; Hühne, Christian; Sadri, Hossein & Riemenschneider, Johannes
  
• Aktiv formveränderliche Strukturen, in: Jahresbericht 2021, 2022, pp. 26–31
  A. Nocke; Q. Bollengier; F. Lohse; E. Häntzsche; L. Benecke; M. Vorhof; P. Meyer; C. Hühne & C. Cherif
  
• Thermoplastic Composites for Integrally Woven Pressure Actuated Cellular Structures: Design Approach and Material Investigation. Polymers, 13(18), 3128.
  Vorhof, Michael; Sennewald, Cornelia; Schegner, Philipp; Meyer, Patrick; Hühne, Christian; Cherif, Chokri & Sinapius, Michael
  
• Transient Dynamic System Behavior of Pressure Actuated Cellular Structures in a Morphing Wing. Aerospace, 8(3), 89.
  Meyer, Patrick; Lück, Sebastian; Spuhler, Tobias; Bode, Christoph; Hühne, Christian; Friedrichs, Jens & Sinapius, Michael
  
• Actuated adaptive wingtips on transport aircraft: Requirements and preliminary design using pressure-actuated cellular structures. Aerospace Science and Technology, 128, 107735.
  Meyer, Patrick; Traub, Hendrik & Hühne, Christian
  
• Test Methods for the Mechanical Characterization of Flexure Hinges. Experimental Mechanics, 63(7), 1203-1222.
  Meyer, P.; Finder, J. & Hühne, C.