Kunststoffe

Entwicklung technischer Pflanzenhalme

In dem Projekt stellen die Beteiligten technische Pflanzenhalme her, die sich als neue Faserverbundprofile nutzen lassen. Die Halme verfügen über ein hohes Leichtbaupotential und eine hohe Knickfestigkeit. Der Vergleich mit herkömmlichen Rohr- bzw. Rundprofilbaustoffen zeigt, dass die technischen Pflanzenhalme konkurrenzfähig sind und insbesondere in der Luftfahrt die Möglichkeit von Kraftstoffeinsparungen bieten.

 

Zusammenfassung

Nach dem Vorbild von Pflanzen ist es in dem Projekt gelungen, neue Faserverbundmaterialien zu entwickeln. Vor allem im Bereich der Luftfahrt bieten diese technischen Pflanzenhalme großes Optimierungspotential, weil der Einsatz von Leichtbaustoffen zu Kraftstoffeinsparungen führt. Darüber hinaus erhöht die Bruch- und Knickfestigkeit der technischen Pflanzenhalme gleichzeitig auch die Sicherheit der Passagiere in der Flugkabine.

Das Vorhaben hatte zum Ziel, die Herstellungstechnik der Faserverbundstoffe zu optimieren. Außerdem ermittelten die Projektbeteiligten mechanische Kennwerte, damit ein Vergleich mit bisher angewandten Vollrohren gelingt. Die Untersuchungen wurden vornehmlich an einem röhrenförmigen Faserverbundprofil mit großem zentralen Hohlraum und 12 Funktionskanälen in der Rohrwand durchgeführt. Der Faserverbund selbst besteht aus geflochtenen Glasfasern eingebettet in eine Epoxyvinylester-Matrix. Ein weiterer Schwerpunkt des Projekts war die Modellierung der komplexen Faserstruktur mittels eines Simulationsmodell.

Ergebnisse:

  • Die Dichte der neuen Faserverbundprofile liegt im Bereich von 770 – 1850 kg/m³ und ist somit wesentlich geringer als bei Metallen.
  • Ein Wechsel in der Fasermorphologie zwischen sehr steifen Fasern und einer flexiblen Matrix oder eine graduelle Änderung der Faserdicke minimiert die Spannungsdiskontinuität.
  • Für die Simulation des Fadenverlaufs im technischen Pflanzenhalm eignen sich FE-Modelle.
  • Die rechnerbasierte Auswertung von CT-Aufnahmen stellt ein geeignetes Verfahren für die Verifizierung des theoretisch simulierten Fadenverlaufs und Flechtwinkels dar.
  • Für die technischen Pflanzenhalme konnten folgende Kennwerte ermittelt werden: Elastizität und Biegfähigkeit: 25 Nm/kg, Kerbschlagzähigkeit > 325 kJ/m², absorbierte Schlagarbeit > 50 J.
  • Bezüglich der ermittelten Merkmale kann das Faserverbundprofil mit bekannten technischen Materialien konkurrieren.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Entwicklung von neuen Faserverbundprofilen mit hohem Leichtbaupotenzial und Knickfestigkeit nach dem Vorbild von Pflanzenhalmen

Projektnummer: 01RI0647A-D

Projektzeitraum: 2007 - 2011

Projektort: Deutschland (Baden-Württemberg)

Projektansprechpartner:

Herr Dr. Milwich

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+49 (0) 7 11 - 93 40 - 164

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)