Innovative Materialien für den Maschinenbau, Untersuchungen zur Anwendbarkeit von UHPC als Maschinengestell-Werkstoff (Teil 1: Identifizierung der wesentlichen Mechanismen der feuchteabhängigen Eigenschaften)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst-Michael Ludwig; Dr.-Ing. Thomas Stehle
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 384827052

In jüngster Vergangenheit wird zunehmend an alternativen Materialien für traditionell durch Stahl und Polymerbeton geprägte Maschinengestellkomponenten geforscht. Ökologische sowie ökonomische Aspekte rücken hierbei stärker in den Fokus der Konstruktion und Entwicklung. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die umfassende Erforschung von UHPC (engl.: ultra high performence concrete) als Maschinengestellwerkstoff. UHPC ist eine Weiterentwicklung von traditionellen Betonen. Im Vergleich zu konventionellen Betonen verfügt UHPC über deutlich gesteigerte Festigkeitskennwerte, ein sehr dichtes Gefüge sowie eine wesentlich verbesserte Dauerhaftigkeit. Vereinzelte Einsatzgebiete in Maschinen für die Holz- und Verbundwerkstoffbearbeitung profitieren bereits von UHPC in Maschinengestellen. Der Anwendungsbereich soll auf Werkzeugmaschinen für die spanende Metallbearbeitung auch unter Einsatz von Kühlschmierstoffen erweitert werden. Da es bisher nur wenige Konstruktionsregeln gibt, die darüber hinaus denen des Polymerbetons angelehnt sind, werden im Vorhaben die rechnerischen Grundlagen für die Berechnung von UHPC- Gestellen gelegt. Dieses wird an eigens entwickelten UHPC-Rezepturen verifiziert, um eine realistische Bemessung und Bewertung der Maschinengestellkomponenten zu ermöglichen. Weitere Ziele sind die Optimierung verschiedener UHPC-Rezepturen auf die Anwendung im Maschinenbau und die Untersuchung von Schwankungen der Biegezugfestigkeit bei differierenden Feuchtezuständen. Weitere Kennwerte wie Verformungsverhalten, Oberflächengenauigkeit, aber auch die chemische Beständigkeit bei Kontakt mit Betriebsstoffen und das Schwindverhalten sollen auf den Anwendungszweck hin optimiert werden. Dabei werden maschinenbautechnische und betontechnologische Aspekte gleichermaßen betrachtet.Der hier beantragte 1. Teil des Vorhabens beschränkt sich vorerst nur auf den Aspekt der Feuchtigkeitseinwirkungen auf den Baustoff UHPC. Der Fokus liegt dabei auf der Interaktion von UHPC mit Wasser und anderen bei Werkzeugmaschinen typischen Betriebsstoffen (z.B. Kühlschmiermittel) sowie den darauf zurückzuführenden Änderungen der mechanischen Eigenschaften.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen