ELSTec

Efficient Lightweight Structures by Thermoplastic Composites

Im Rahmen der Forschungskooperation mit der Stanford University, Prof. em. Steve Tsai, werden von Prof. Dr.-Ing. Klemens Rother an der Hochschule München neue Methoden für die Bemessung, Konstruktion und Fertigung von endlosfaserverstärkten Kunststoffen in einem internationalen Konsortium entwickelt. Eine spezielle Konstruktion mit hohem Potenzial für Festigkeit, Steifigkeit, Kostenreduzierung und Leichtbau sind sogenannte „Skin/Grid-Strukturen“, d.h. mit gekreuzten Rippen verstärkte Paneele. Siehe hier zu das ProjektFiber Reinforced Plastic Components.

Bisher beschränkten sich die Arbeiten auf duroplastische Matrixwerkstoffe mit Kohlefasern. Für thermoplastische Werkstoffe stellen sich wegen hohem Verzug große Herausforderungen für die Fertigung dieser Strukturen. An der Concordia University konnte mit dem Dept. of Mechancial, Industrial and Aerospace Eng. ein interessierter und geeigneter Partner gewonnen werden, der über die notwendige Laborausstattung und Erfahrung im Bereich faserverstärkter thermoplastischer Werkstoffe und Fertigungsverfahren mit dem Automated Fiber Placement verfügt.

Gefördert durch ein Mitacs Globalink Research Award konnte für einen Masterstudenten des Studiengangs Computational Engineering unserer Hochschule ein Forschungsaufenthalt in Kanada an der Concordia University in Montreal finanziert und ermöglich werden. Bei dem Projekt ELSTec : Efficient Lightweight Structures by Thermoplastic Composites wurde sowohl die Fertigung als auch die Prozesssimulation der Fertigung verrippter Platten mit endlosen Fasertapes (PEEK mit endlosen Kohlefasern) und dem Automated Fiber Placement (AFP) behandelt.

Neben der erstmaligen Fertigung einer verzugsarmen Prototypstruktur (siehe Abbildung) wurde in dieser Zeit auch die Prozesssimulation des AFP-Prozesses von thermoplastischen Fasertapes bearbeitet. Speziell auf diesem Gebiet sollen weitegehende Forschungstätigkeiten erfolgen.

Diese Forschung wird kooperativ im Rahmen eines Ph.D-Vorhabens ab Herbst 2020 fortgesetzt.