ZoE - Erforschung der Übertragbarkeit des Zeitfestigkeitsverhaltens bei Faser-Kunststoff-Verbunden von Couponproben auf optimierte Halbzeuge zur Entwicklung einer konstruktionstechnischen Auslegungsrichtlinie

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Dieter Krause; Professor Dr.-Ing. Sandro Wartzack
• Fachliche Zuordnung: Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508331526

Effektive und zuverlässige Berechnungsmethoden für die Produktentwicklung mit Faserverstärkte Kunststoff-Verbunden (FKV) erlauben eine hohe Ausschöpfung von Leichtbaupotenzial, indem aufgrund des besseren Verständnisses der Wirkzusammenhänge und einer genauen Kenntnis der Verteilung von Einflussfaktoren Sicherheitsfaktoren reduziert werden können. Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll eine Methode zur Berücksichtigung des Ermüdungsverhaltens von FKV in der konstruktiven Auslegung auf Basis von Halbzeugen konzipiert, implementiert und an zwei Beispielen evaluiert werden, die einerseits die Besonderheiten von optimierten Lagenaufbauten, andererseits den Einfluss von Material- und Strukturunsicherheiten auf das Ermüdungsverhalten berücksichtigt. Die Methode beinhaltet die Streuung der Einflussfaktoren und ermöglicht Produktentwickelnden robuste Entwürfe. Sie basiert auf ausführlichen experimentellen Untersuchungen auf verschiedenen Ebenen der Prüfpyramide, aus denen Rückschlüsse auf geeignete Bemessungsgrenzen zur Erfassung des FKV-Ermüdungsverhaltens gezogen, sowie auftretende Verteilungen einzelner Einflussparameter quantifiziert werden. Ausgehend von Couponproben werden die Ergebnisse sukzessive unter Berücksichtigung auftretender Unsicherheiten auf die Halbzeugebene übertragen. Ein weiterer Fokus liegt auf der Optimierung der Krafteinleitungsstellen. Nach umfassender Evaluation werden die Erkenntnisse in Softwarewerkzeuge übertragen, was die Akzeptanz von FKV-Leichtbauweisen bei Anwendern steigern soll. Abschließend werden gemeinsam von beiden Antragstellern basierend auf der entwickelten Methode und einer aufgestellten Wissensbasis zwei verschiedene Demonstratorkonzepte abgeleitet, gefertigt und getestet. Auf Basis dieser Ergebnisse wird die entwickelte Methode evaluiert und weitere Potentiale aufgezeigt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen