Entwicklung von biomimetisch optimierten, pultrudierten Faserverbundprofilen mit verbesserten dynamischen Eigenschaften

Faserverbundwerkstoffe werden vor allem wegen ihrer hohen gewichtsbezogenen Festigkeit und Steifigkeit verstärkt im Automobilbau und in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Eine Herstellungsart für Faserverbundwerkstoffe ist das kontinuierliche Strangziehen, auch Pultrusion genannt, ein kostengünstiges Verfahren um Endlosprofile herzustellen. Im Rahmen dieser Dissertation wurde die Flechtpultrusion, ein spezielles Pultrusionsverfahren, so weiterentwickelt, dass Faserverbundprofile mit komplexem Faserverlauf hergestellt werden können. Dieser Faserverlauf gewährleistet eine hohe Festigkeit und Steifigkeit der Faserverbundwerkstoffe und verbessert gleichzeitig die Schwingungsdämpfung. Vorbilder für solche speziellen Faserverbundprofile sind in der Natur zu finden. Der Winterschachtelhalm, besitzt auf Grund ihrer Querschnittsstruktur und einer speziellen Faser-Matrix-Anbindung eine gute Schwingungsdämpfung. Mit dem Flechtpultrusionsverfahren war es möglich, bionisch optimierte Faserverbundprofile herzustellen, speziell den sogenannten „technischen Pflanzenhalm“. Um den Einfluss der Verlegerichtung der Verstärkungsfasern besser verstehen zu können, wurden diese modelliert. Das Dämpfungsverhalten bzw. die Dämpfung der technischen Pflanzenhalme und der Rohre mit Einfachwandung wurden mit Hilfe der dynamischen Biegeprüfung ermittelt. Die technischen Pflanzenhalme mit ihrem speziellen Faserverlauf besitzen wesentlich höhere Verlustfaktoren als die vergleichbaren Rohrprofile mit Einfachwandung. Damit gelang es erstmals eine bionisch optimierte doppelwandige Halmstruktur in einem kontinuierlichen Herstellungsverfahren als Faser-Kunststoff-Verbund-Rundprofil zu realisieren.