TopComposite - Topologieoptimierte und ressourceneffiziente Composites für Mobilität und Transport

Abstract

In Composites, speziell Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV), werden Polymere und Verstärkungsfasern synergetisch kombiniert, sodass der Verbund die Eigenschaften der Eingangsmaterialien weit übertrifft. Durch ihre herausragenden Leichtbaueigenschaften sind FKV prädestinierte Werkstoffe für Mobilität und Transport und können bspw. ein Schlüsselelement für den umfassenden Umstieg auf Elektromobilität darstellen. Hierzu muss allerdings hinsichtlich mechanischer Performance, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit das volle Potenzial ausgeschöpft werden. Im Projekt TopComposite wurde der neue FKV "TopComposite" entwickelt. Dieser ist das Ergebnis eines neuartigen Herstellverfahrens, speziell adaptierter Matrixsysteme und einer für die verfahrens- und materialtechnischen Möglichkeiten maßgeschneiderten Bauweise. Das neue Herstellverfahren erlaubt die kontinuierliche Förderung von Faserbündeln, die direkt während des Prozesses mit einem duroplastischen Harzsystem imprägniert werden. So kann eine topologieoptimierte, additive Ablage kontinuierlicher Faserbündel erfolgen. Die Fasern können sowohl in geraden als auch in kurvigen Pfaden abgelegt werden. Sogar eine Ablage in Schlaufen ist durch dieses Herstellungsverfahren möglich. Dies ermöglicht eine lastpfadgerechte Faserpositionierung, sodass die Fasern nur dort eingebracht werden, wo sie zur Verstärkung wirklich benötigt werden. Dadurch soll eine Minimierung des Materialeinsatzes erfolgen und gleichzeitig eine quasi-abfallfreie Fertigung von FKV Bauteilen ermöglicht werden.