Hochfeste Aluminiumwerkstoffe mit maßgeschneiderten Dämpfungseigenschaften für Rennrodelschlitten im Leistungssport (T06#)

• Fachliche Zuordnung: Mechanik ; Leichtbau, Textiltechnik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 14208545

Ultrafeinkörnige (UFG) Aluminiumwerkstoffe finden bislang kaum technische Anwendungen. Die Ursache dafür liegt meist darin, dass diese Werkstoffe nur vergleichsweise kostenintensiv in kleinen Mengen und Abmessungen hergestellt werden können. Gerade im Spitzensport bietet sich allerdings eine gute Möglichkeit, neue Hochleistungswerkstoffe einzusetzen, da hier keine großen Stückzahlen nötig sind. Im Fokus der Sportgerätetechnik können Kleinstserien mit maßgeschneiderten Leistungsprofilen stehen. Das Ziel dieses Transferprojektes ist es, ultrafeinkörnige Aluminiumwerkstoffe erstmalig in eine (sportgerätetechnische) Anwendung zu bringen. Am Ende der Förderperiode soll ein Kenntnisstand erarbeitet sein, der es erlaubt, ein dynamisch beanspruchtes Bauteil sowohl Betriebsfest auszulegen als auch unter vollständiger Ausschöpfung des vorhandenen Leichtbaupotentials prototypisch umzusetzen. Ein besonderer werkstoffwissenschaftlicher Fokus liegt dabei auf der Erforschung des mikrostrukturabhängigen Dämpfungsverhaltens der verwendeten UFG-Werkstoffe. Die beiden sogenannten 'Böcke' eines Rennrodels sind der konkrete Forschungsgegenstand in diesem Transferprojekt.Der vordere und hintere Bock verbinden als Querträger die rechte und linke Kufe kraftschlüssigmit der Sitzschale und sind üblicherweise als Schweißkonstruktionen aus Stahl ausgeführt.Im Einsatz unterliegen diese Bauteile hohen dynamischen Beanspruchungen. Permanente und regellose Anregungen zwischen Schiene und Eisoberfläche versetzen das Gesamtsystem Rodelschlitten- Rennrodler in Schwingung. Diese Schwingungen verschlechtern das Fahrverhalten (Lenkbarkeit, Beschleunigungsvermögen) des Schlittens und führen somit einerseits zu einer verringerten Leistungsfähigkeit.Andererseits beeinflussen sie die Betriebssicherheit des Schlittens. Eine systematische undwerkstoffgerechte Weiterentwicklung der Böcke unter Berücksichtigung der Anforderungen Dämpfung,Massereduktion und Betriebsfestigkeit findet dagegen derzeit nicht statt. Durch die Substitution des traditionellen Stahlwerkstoffs durch UFG-Werkstoffe soll im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens neben einer Verringerung der Bauteilmasse eine verbesserte Schwingungsdämpfung bei gleichzeitiger Gewährleistung der Betriebsfestigkeit erzielt werden. Dazu sollen die für eine effiziente Bauteilentwicklung derzeit, abgesehen von der Messung der damit erzielten Fahrzeit, fehlenden objektiven Methoden zur Bewertung der Funktionalität des Sportgeräts gemeinsam mit dem Anwendungspartner erarbeitet werden.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche (Transferprojekt)
• Teilprojekt zu: SFB 692: Hochfeste aluminiumbasierte Leichtbauwerkstoffe für Sicherheitsbauteile (Werkstoffe, Technologien, Prozessgestaltung) - HALS
• Antragstellende Institution: Technische Universität Chemnitz
• Unternehmen: Thüringer Schlitten- und Bobsportverband e.V. (TSBV)
• Teilprojektleiter: Professor Dr.-Ing. Stephan Odenwald; Professor Dr.-Ing. Martin Franz-Xaver Wagner