Das Projekt "Entwicklung von Methoden und Prozessen für die schonende Herstellung von Hybridgarnen aus recycelten Carbonfasern mit breiter Faserlängenverteilung für thermoplastische Verbundbauteile" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik, Professur für Textiltechnik durchgeführt. Der aktuelle Fokus bei der Verwendung von recycelten Carbonfasern (rCF) liegt bei vliesstoff- und spritzgussbasierten Bauteilen. Allerdings weisen diese nur ein geringes Leistungsvermögen auf. Demgegenüber bietet das Verspinnen von rCF zu Hybridgarnen aufgrund der hohen Faserorientierung und Kompaktierung das Potenzial für deutlich verbesserte Eigenschaften im Verbund. Die größte Herausforderung bei der Entwicklung von Hybridgarnen aus rCF liegt aufgrund der hohen Querkraftempfindlichkeit der Fasern in deren schädigungsarmer Verarbeitung. Die Eigenschaften von mit stapelfaserverstärkten Composites sind umso größer, je größer die Faserlänge ist. Composites, die auf mindestens 50 mm langen Fasern basieren, erreichen Steifigkeiten und Festigkeiten auf Endlosfaserniveau. Bisherige Erkenntnisse zeigen, dass die Fasereinkürzung insbesondere im Krempel- und Spinnprozess mit der Zunahme der rCF-Ausgangslänge erheblich steigt und deren Mechanismen noch nicht untersucht wurden. Deshalb besteht ein hoher Forschungsbedarf für ein tiefgreifendes Verständnis der Mechanismen zur Fasereinkürzung, Drehungserteilung und dem Transport der querkraftempfindlichen rCF, die sehr stark von der Faserlänge abhängig sind. Aus diesem Grund liegt der Fokus dieses Projekts auf der Entwicklung von rCF-Hybridgarnkonstruktionen mit höchstem Leistungsvermögen aus rCF und Thermoplastfasern mit einer mittleren Faserlänge von mindestens 60 mm unter Zuhilfenahme von Finite-Elemente-Methoden. Es werden die Faserdynamik und Mechanismen der Fasereinkürzung erforscht, die während des Krempel- und Drehungserteilungsprozesses auftreten. Weiterhin werden neue Garnkonstruktionen mit signifikant reduzierter oder sogar eliminierter Garndrehung entwickelt. Darüber hinaus wird eine neue Methode zur Charakterisierung der rCF-Längenverteilung entwickelt. Das Ziel ist es, mit Composites auf Basis von rCF bis zu 95 % der mechanischen Eigenschaften von Composites auf Basis von primären Filamentgarnen zu erreichen.
Das Projekt "Teilprojekt: Großserienfertigung Flechtschläuche und Prozessanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung, Institut für Textil- und Verfahrenstechnik (ITV) durchgeführt. Gesamtziel ist die Entwicklung und Analyse eines neuartigen großserienfähigen Fertigungsprozesses für Mehrkomponentenstrukturen aus komplexen FKV-Hohlprofilen, Organoblechen und Spritzgießformmasse zur deutlichen Gewichtsreduzierung von Elektrofahrzeugen. Ziel des Teilprojekts des DITF-ITV ist die Weiterentwicklung der Flechttechnik für den Einsatz in der automobilen Großserienfertigung. Im Vorhaben wird über eine detaillierte Vor-Analyse des Fupro-Gesamt-Prozesses eine Flechttechnik entwickelt, welche last- und formangepasste sowie sehr gut industriell weiterverarbeitbare Flechtschläuche liefert. Diese Weiterverarbeitbarkeit bezieht sich auf das automatisierte Schneiden, Handling, Drapieren und Übereinaderziehen der Schläuche mittels Automaten oder Robotern Zur Erreichung dieses Ziel sind folgende Teilentwicklungen notwendig: 1. Entwicklung anforderungsgerechter Hybridgarne gemeinsam mit PHP Fibers und Johns Manville Europe GmbH. 2. Herstellung wirtschaftlicher Flechthalbzeuge von hoher und konstanter Qualität aus Hybridgarnen. 3. Entwicklung einer Flechttechnik zur Herstellung von verschiebe-stabilisierten Hybridgarnflechtschläuchen durch Integration einer lokalen Behandlung in den Flechtprozess. 4. Bereitstellung von Simulationsmodellen zur Vorhersage von Faserwinkeln beim Flechten und Preforming sowie nach der Konsolidierung. 5. Zuarbeiten für die Projektpartner für folgende Teilbereiche: Prozess- und Struktursimulationen für generische Strukturen, Entwicklung von Preformingsystemen und elektrostatischen Greifern für textile Flechtschläuche, Konzeption und Konstruktion der Demonstratorbauteile und Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen am Beispiel der Demonstratorbauteile.
Das Projekt "Herstellung und Charakterisierung thermoplastischer Hochleistungsverbundwerkstoffe auf der Grundlage einer optimierten Wickeltechnologie mit dem Ziel, oekologisch unbedenkliche, recyclebare Halbzeuge fuer den Maschinen- und Anlagenbau herzustellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) durchgeführt. Im Berichtszeitraum wurde eine Versuchseinrichtung erstellt, die es ermoeglicht, aus Hydridgarnen (GF- bzw. CF-Rovings und hochpolymere Matrixmaterialien) gewickelte Strukturen herzustellen. Die Prozesssteuerung, Messwerterfassung und -auswertung erfolgt rechnerunterstuetzt. Erste im Probebetrieb hergestellte Wickelstrukturen lassen aufgrund ihrer gemessenen Werkstoff- und Bauteileigenschaften ein breites Anwendungsfeld, etwa fuer Hochleistungsrotoren, erwarten.