Material- und Prozessentwicklung zur Herstellung von transparenten Composite-Scheiben zur Reduktion der CO2-Emission von Fahr- und Flugzeugen; Akronym: transComp

Abstract

Das Potential der Faserverbundwerkstoffe als Leichtbauwerkstoffe wurde in den letzten Jahren in einer Vielzahl von Anwendungen eindrucksvoll demonstriert und erfolgreich in Serienanwendungen umgesetzt. Ein wesentlicher Treiber für diese Bestrebungen ist das einzigartige Eigenschaftsspektrum aus mechanischem Eigenschaftsprofil bei gleichzeitig geringer Dichte. In bisherigen Vorhaben wurden diverse Aspekte des Faserverbundleichtbaus betrachtet, jedoch nicht die Kombination aus hervorragenden optischen Eigenschaften und hoher Impactbeständigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsersparnis. Kunststoffscheiben, wie z.B. Polycarbonat können aktuell nicht strukturell eingesetzt werden. Hier setzt das Vorhaben an, welches das Ziel hat, Strukturbauteile mit hervorragenden optischen Eigenschaften, d.h. mit der Transparenz von Glasscheiben für Sicherheitsanwendungen, zu realisieren. Diese neuartige Werkstoffklasse kann im Bereich Automotive, E-Mobility, Luftfahrttechnik, aber auch im Bauwesen eingesetzt werden. Innerhalb dieses Vorhabens werden exemplarisch anhand von Sicherheitsscheiben für Polizeifahrzeuge (Sprinter o.ä.), die materialspezifischen Vorteile demonstriert und die Machbarkeit anhand eines Helmvisiers nachgewiesen. Dieser Demonstrator wird auch eine auf die Lastpfade, die Lasteinleitung, sowie die Thermoformbarkeit optimierte Preform inklusive integrierter Heizung sowie der notwendigen elektrischen Kontakte enthalten. Ziel ist die Anforderungen, mit einer vollständig transparenten und strukturellen Faserverbundkunststoffscheibe (FVK-Scheibe) (Faservolumenanteil von 55 - 60 %), bei geringerem Gewicht und gleichen Kosten zu erfüllen. Die in transComp betrachten transparenten FVK-Scheiben-Typen sind wie folgt: • Ebene, monolithische und strukturelle FVK-Scheibe • Dreidimensionale, monolithische und strukturelle FVK -Scheibe • Ebene und strukturelle Laminat-FVK-Scheibe, bestehend aus mehreren unterschiedlichen Schichten, z.B. Polycarbonat, FVK und Mineralglas. • Dreidimensionale und strukturelle Laminat-FVK-Scheibe, bestehend aus mehreren unterschiedlichen Schichten, z.B. Polycarbonat, FVK und Mineralglas. Für alle Versionen werden Bauteile mit Thermo- und Duroplast FVK-Scheiben in den Bauweisen monolithisch und Laminat-Sandwich (FVK-Scheiben-Kern und Polycarbonat bzw. Mineralglas Deckschichten; kein Sandwich im klassischen Sinn – die höchste Steifigkeit liegt in diesem Fall im Kern des Sandwichs) untersucht.