GRK 2078:  Integrierte Entwicklung kontinuierlich-diskontinuierlich langfaserverstärkter Polymerstrukturen

• Fachliche Zuordnung: Mechanik und Konstruktiver Maschinenbau ; Produktionstechnik ; Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2024
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255730231

In der ersten Förderperiode wurden von den Doktoranden des IRTG Sheet Moulding Compound (SMC) Komposite, als wichtige Vertreter diskontinuierlicher langfaserverstärkter Polymerstrukturen mit lokalen kontinuierlichen Faserverstärkungen (CoDiCoFRP) systematisch analysiert. Diese Komposite sind für Leichtbaustrukturen mit hohen Stückzahlen von zunehmender Bedeutung. Durch eine intensive Zusammenarbeit der Doktoranden und des Post- Doc am KIT sowie den Kooperationspartnern in Kanada wurde ein erster systematischer Schritt zur Etablierung eines integrierten und experimentell abgesicherten Konzepts zur Herstellung, Modellierung und Dimensionierung von kontinuierlich-diskontinuierlich verstärkter Polymerstrukturen etabliert. Ein SMC-basierter Demonstrator wurde entwickelt, hergestellt und analysiert. In der zweiten Doktorandengeneration liegt der Schwerpunkt wieder auf SMC, zusätzlich jedoch auch auf langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT). Die für SMC entwickelten Methoden werden für eine komplexere SMC-Demonstratorgeometrie eingesetzt. Hierbei werden a) das integrierte Engineering durch die Weiterentwicklung der Schnittstellen zwischen den verschiedenen Projekten und Methoden verbessert und b) die physikalischen Mechanismen und geometrischen Mikrostrukturen, die das Material- und Strukturverhalten bestimmen, besser verstanden, um robuste Methoden in allen Forschungsbereichen zu etablieren. Die zweite Doktorandengeneration wird - in ausgewählten Projekten und Teilprojekten - mit der Erforschung von LFT beginnen, um sicherzustellen, dass die dritte Doktorandengeneration über eine ausreichende Datenmenge und ausgereifte Methoden verfügt, um sich vollständig auf LFT konzentrieren zu können, die ebenfalls eine zunehmend wichtige Rolle für Leichtbauteile mit hohen Stückzahlen spielen. Die dritte Generation wird von den Forschungsergebnissen zweier Generationen profitieren und methodisch an LFT arbeiten. Das Hauptziel der dritten Generation ist das integrierte Engineering von kontinuierlich-diskontinuierlichen langfaserverstärkten Thermoplasten. Das komplexere physikalische Verhalten der Matrix von LFT, die unterschiedliche Anordnung der Fasern und die daraus resultierende, im Vergleich zu SMC andersartige, Wechselwirkung der Matrix mit den Fasern stehen im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten. Nach Übertragung der Methoden kann auch das Potential von LFT im Leichtbau durch die verbesserte Prozess- und Bauteilauslegung effektiver genutzt werden.

• DFG-Verfahren: Internationale Graduiertenkollegs
• Internationaler Bezug: Kanada
• Antragstellende Institution: Karlsruher Institut für Technologie
• IGK-Partnerinstitution: McMaster University; University of Waterloo; University of Windsor; McGill University; Western University
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Thomas Böhlke
• Sprecher (IGK-Partner): Professor Dr. Jeffrey Wood
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr.-Ing. Albert Albers; Professor Dr.-Ing. Peter Elsner (†); Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer; Professor Dr. Peter Gumbsch; Professor Dr.-Ing. Frank Henning; Privatdozent Dr.-Ing. Jörg Martin Hohe; Professorin Dr.-Ing. Luise Kärger; Professorin Dr.-Ing. Gisela Lanza; Professorin Dr. Britta Nestler; Professor Dr. Matti Schneider; Professor Dr.-Ing. Volker Schulze; Professor Dr.-Ing. Thomas Seelig; Professor Dr.-Ing. Kay A. Weidenmann