Erarbeitung von Methoden und Konzepten zur integralen webtechnischen Fertigung von komplexen 3D-Net-Shape-Geweben in reproduzierbarer Qualität

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Cornelia Sennewald
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551914902

Für komplexe Faserkunststoffverbund-Bauteile sowie Medizinanwendungen werden textile 3D-Net-Shape-Verstärkungshalbzeuge benötigt. Bisher erfolgt die Auslegung und Umsetzung der Halbzeuge bauteilindividuell mit einem sehr hohen Trial-and-Error-Aufwand und unter Nutzung eigens entwickelter Sondermaschinen. Das Jacquard-Weben bietet insbesondere ohne erhebliche Maschinenmodifikationen sehr gute technologische Voraussetzungen zur Umsetzung beliebiger Bindungen sowie die Möglichkeit zur Erzeugung einer extrem hohen Strukturvielfalt. Eine Methodik, die die Umsetzung von unterschiedlichsten 3D-Net-Shape-Geweben (3D-NSG) auf Standardwebtechnik ermöglicht, ist bisher nicht bekannt und soll deshalb im Rahmen dieses Projektes erarbeitet werden. Ziel dieses Vorhabens ist daher die Erarbeitung allgemeingültiger CAE-gestützter Methoden zur Entwicklung komplexer 3D-Preforms und die Erforschung und Umsetzung verschiedener Konzepte zu deren Gestaltung sowie zur integralen webtechnischen Fertigung von 3D-Net-Shape-Gewebe-Preformen auf Basis der Jacquardwebtechnik. Für die Erarbeitung von Methoden zur Abwicklung der 3D-Geometrien muss das für die Ausformung zu nutzende Prinzip bekannt sein. Daher werden zunächst die webtechnischen Transformationsmechanismen wissenschaftlich untersucht, beschrieben und Vorgaben für die Abwicklungen und Anordnung der notwendigen Teilflächen (Körperteilflächen und Ausformflächen) erarbeitet. Diese webtechnischen Mechanismen wurden bisher nur unzureichend beschrieben und nur stark begrenzt genutzt, es fehlen Vorgaben für die Bauteilabwicklung. Der Fokus der Arbeiten liegt vor allem auf der Erarbeitung neuer Methoden und Algorithmen sowie deren Zusammenfassung in einer durchgängigen Prozesskette, in der zunächst aus der 3D-Bauteilgeometrie computergestützt und unter Berücksichtigung der webtechnischen Mechanismen Abwicklungen und 2D-Flächenanordnungen generiert (3D-2D-Transformation), darauf aufbauend softwaretechnisch Bindungen entwickelt und die in einem integralen Webprozess gefertigten 2,5D-Gewebe zu 3D-Net-Shape-Gewebe-Preformen ausgeformt (2,5D-3D-Transformation) werden. Durch die Entwicklungen einer universellen Prozesskette für die CAE-gestützte Fertigung von 3D-NSG stehen für den Leichtbau serientaugliche, massereduzierte, hochfeste und kosteneffiziente Bauteile auch in komplexer Geometrie zur Verfügung. Es wird ein Beitrag zum Wirtschaftswachstum, zur Ressourceneffizienz, zur Mobilität, insbesondere zur E-Mobilität und zur Reduktion des Energieverbrauches geleistet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen