Teilprojekt A4

Modellierung und fertigungsgerechte Entwicklung geometrisch angepaßter textiler Verstärkungsstrukturen für Knotenpunktverstärkungen von Tragwerken aus Holz

Leitung

Prof. Dr.-Ing. habil. Dipl.-Wirt. Ing. Chokri Cherif
Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik

Mitarbeiter

Dipl.-Ing. (FH) Thomas Engler
Dipl.-Ing. Wolfgang Truemper

Ziele

In der ersten Bearbeitungsphase wird nachgewiesen, dass sich mit kraftflussgerechten textilen Strukturen aus Hochleistungsgarnen an Holzbauteilen ingenieurmäßig "Verstärkungseffekte nach Maß" erzielen lassen.

Das Ziel besteht nunmehr darin, diese Erkenntnisse auf die Verstärkung von Holzverbindungen aus Formvollhölzern mit Hilfe räumlicher Gestricke zu übertragen. Die Verbindungsstücke orientieren sich am Vorbild der Natur (Astverbindung) und erfordern die Umsetzung räumlicher Gestricke komplizierter Geometrie mit bemessungsgerecht eingearbeiteten linearen Fadenanteilen.

Zunächst werden schlauchförmige oder auch flächige Gestricke für die Verstärkung einfacher zylindrischer Verbindungen modelliert, wobei neben den materialseitigen Variablen (Faserstoff, Fadenfeinheit) insbesondere die Wirkung von Bindungselementen (Flottung, Schuss) und einer Gestrickverzerrung bis zur sogenannten Strukturdehngrenze zu untersuchen sind. Auf den Ergebnissen dieser Grundversuche und den 3D-Gestrickvorgaben sowie den mechanischen Bemessungsvorgaben baut die Modellierung für die unterschiedlichen Knotenverbindungen auf.

Die experimentellen Forschungsarbeiten zur Implementierung der textiltechnologischen Parameter in das Steuerungsprogramm der Versuchsmaschine und deren konstruktive und antriebstechnische Anpassungen an die zusätzliche Verarbeitung von Schusssystemen in 3D-Gestricke bestimmen Risiko und Erfolg des Projektes in hohem Maße.

Ergebnisse

In Zusammenarbeit der Teilprojekte A1 und C3 werden in der ersten Bearbeitungsphase des SFB 528 für die Lochverstärkung von Holzkonstruktionen nach vielfältigen händisch angefertigten textilen Verstärkungsgeometrien textiltechnisch umsetzbare Sonderstrukturen entwickelt und deren Leistungsfähigkeit im Holz-Textil-Kunststoffverbund nachgewiesen.

So kann mittels der modifizierten Nähwirktechnik mit integriertem Kettfadenversatzsystem sowie der Multiaxialtechnik die hohe Variabilität der Strukturen in ihrer Fadenlegung für flache Verstärkungen bzw. auch als Abwicklung räumlicher Verstärkungen belegt werden.

Erste Versuche mit der Biaxial-Flachstricktechnik zeigen, dass Biaxial-Gestricke aus Hochleistungsfasern in einem Arbeitsgang sowohl für Abwicklungen als auch für kompliziertere geometrische Formteile herstellbar sind. Dabei kommen verschiedene Formgebungsverfahren wie z. B. die Variation der Maschenanzahl in Maschenstäbchenrichtung zum Einsatz. Im späteren Verbundwerkstoff lassen sich Faservolumenanteile bis zu 60 % erreichen. Neben der endkonturnahen Fertigung kommt die gute Drapierfähigkeit der Gestricke der Anpassung an den 3D-Formkörper im besonderen Maße entgegen.

Veröffentlichungen

2006

Haller, P.; Birk, T.; Cebulla, H.; Offermann, P.: Fully fashioned biaxial weft knitted and stitch bonded textile reinforcements for wood connections. Composites Part B: Engineering 37 (2006) 4-5, S. 278-285

2005

Ünal A.; Offermann P.: Einfluss der Bindung auf die Verformungsverhältnisse von Verstärkungsgestricken. Melliand Textilberichte 86 (2005) 4, S. 258-260
Ünal, A.; Offermann, P.; Haller, P.: Development of glass fibre weft knits for textile reinforced wood construction. In: 5. International Textile Conference: Recent Advances and Innovations in Textile and Clothing. Istanbul, Mai 19-21, 2005

2004

Diestel, O.; Offermann, P.: Bi- und multiaxial verstärkte Mehrlagengestricke für Faserverbundwerkstoffe. In: Tagungsband 10. Nationales SAMPE-Symposium: Impulse für die Faserverbundtechnologie. – Dresden: 2004
Offermann, P.; Cebulla, H.; Diestel, O.; Hoffmann, G.; Pusch, T.; Ünal, A. : Akti ve cözgü örme makinelerinde yenilikler. In: Melliand Türkiye Sayisi.- Istanbul (2004) 1, S. 16-18
Cebulla, H.: Formgerechte zwei- und dreidimensionale Mehrlagengestricke mit biaxialer Verstärkung - Entwicklung von Maschine, Technologie und Produkten. - Technische Universität Dresden, Diss., 2004
Ünal, A.: Offermann, P., Birk, T.; Haller, P.: Entwicklung von Glasfasergestricken für die Bewehrung von Holzbauteilen unter Berücksichtigung der gestreckte Maschenstruktur. In: 7. Dresdner Textiltagung. – Dresden: Technische Universität Dresden, 2004
Haller, P.; Birk, T.; Ünal, A.; Offermann, P.: Textilbewehrte Holzkonstruktionen. In: 7. Dresdner Textiltagung. – Dresden: Technische Universität Dresden, 2004
Haller, P.; Birk, T.; Offermann, P.; Ünal, A.: Verbindungskonzept für textilverstärkte Formvollholzprofile - Entwicklung, Fertigung und Prüfung. In: 11. Internationale Chemnitzer Tagung – Stoffliche Verwertung nachwachsender Rohstoffe, Chemnitz. Technische Universität Chemnitz, Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik, Kompetenzzentrum Strukturleichtbau, 2004
Haller, P.; Birk, T.; Offermann, P.; Cebulla, H.: Fully fashioned biaxial weft knitted and stitch bonded textile reinforcement for wood connections - In: Composite Part B: Engineering 37 (2005) 4-5, S. 278-285

2003

Ünal, A.; Offermann, P.: Entwicklung schlauchförmiger Gestricke mit monoaxialer Verstärkung für Holz-Textil-Kunststoffverbunde. In: ITB-Mitteilungen (2003) 2, S. 28-32
Cebulla, H.: Processing LFTs utilising fully fashioned biaxial reinforcement. In: LFTs 2003 Tagung, Brussels, Belgium, (2003). Session 4, Artikel 1, S. 1-11
Offermann, P.; Ünal, A.; Engler, Th.: Modellierung und fertigungsgerechte Entwicklung von Verstärkungsgestricken für Holz-Textil-Kunststoffverbunde. In: Curbach, M. (Edt.): Textile Reinforced Structures. Proceedings of the 2nd Colloqium on Textile Reinforforced Structures (CTRS2), Dresden, Germany, 29.9.2003-1.10.2003. Dresden : Sonderforschungsbereich 528, Technische Universität Dresden, 2003, S. 225-234
Offermann, P.; Cebulla, H.; Diestel, O.; Hoffmann, G.; Pusch, T.; Ünal, A. : Innovative machines for warp and weft knitting. In: Melliand International 9 (2003) 12, S. 317-319

2002

Cebulla, H., Diestel, O.; Offermann, P.: Polar Orthotropic Reinforced Weft Knitted High Performance Spere and Helmet. In: Vortagsmanuskript 34. International Sampe Technical Con-ference, Baltimore, USA, (2002). S. 39-48
Cebulla, H.; Diestel, O.; Offermann, P.: Structure Properties Relation of Biaxial Reinforced Mulit-layer Weft Knitted Structures for Reinforced Plastic. In: Vortragsmanuskript der 1. International Textile, Clothing & Design Conference, Dubrovnik, Croatia, (2002). S. 165-170
Cebulla, H.; Diestel, O.; Offermann, P.: Polarorthotrop verstärkte Scheibenpreform für die Kunststoffverstärkung. In: Vortragsmanuskript des XLI Congress of the International Federation of Knitting Technologists, Zagreb, Croatia, (2002). S. 180-188
Offermann, P.; Abdkader, A.; Engler, Th.; Schierz, M.: Grundlagen textiler Bewehrungsstrukturen zur Verstärkung bestehender Bauwerke. In: SFB528, Textile Bewehrungen zur bautechnischen Verstärkung und Instandsetzung (Arbeits- u. Ergebnisbericht für die Periode II/1999-I/2002) / M. Curbach (Sprecher und Hrsg.). Dresden: Institut für Tragwerke und Baustoffe der TU, 2002. S. 25-74 – urn:nbn:de:swb:14-1127469230731-24201
Haller, P.; Wehsener, J.; Offermann, P.; Franzke, G.: Verstärkung von Holzverbindungen mit beanspruchungsgerechten textilen Strukturen. In: 75. Tagung des wissenschaftlichen Beirates der AiF, Magdeburg, November 2002. s. Abstracts NW 03, S. 21 – http://www.aif.de/igf/dokumente/WR-Abstracts.pdf
Haller, P.; Wehsener, J.; Offermann, P.; Franzke, G.: Verstärkung von Holzverbindungen mit beanspruchungsgerechten textilen Strukturen. Institut für Baukonstruktionen und Holzbau der TU Dresden, Institut für Textil- und Bekleidungstechnik der TU Dresden – Forschungsbericht zum AiF-Forschungsprojekt Nr. 14 ZBR 1, 2002

2001

Cebulla, H.; Diestel, O.; Offermann, P.: Möglichkeiten zur Formgebung bei Biaxial-Gestricken. In: Maschen-Industrie 2 (2001) 2, S. 24-26
Cebulla, H.; Diestel, O.; Offermann, P.: Modelling and Production of Fully Fashioned Biaxial Weft Knitted Fabrics. In: Tagungsband zum 1. Autex-Conference. Povoa de Varzim, Portugal, 2001, S. 263-269
Franzke, G.; Engler, Th.; Schierz, M.; Abdkadar, A.; Offermann, P.: Erkenntnisse zur Kennwertermittlung, geometrischen Modellierung und Fertigung textiler Bewehrungsstrukturen. In: 1. Fachkolloquium Textilbeton. RWTH Aachen, 2001, S. 71-82 (PDF-Datei, 293 kB)
Haller, P.; Wehsener, J.; Offermann, P.; Franzke, G.; Engler, Th.: Reinforcement of wood joints with load-adapted textile structures. In: Techtextil-Symposium 2001. Frankfurt/ Main, April 24th 2001, Lecture No. 328
Haller, P.; Wehsener, J.; Offermann, P.; Franzke, G.; Engler, T.: Reinforcement of timber joints with tailored-fibre-placements. Tagungsband: 11th Internationales Techtextil-Symposium, Frankfurt a.M., April 2001.

2000

Offermann, P.: Forschung und Lehre zum Bauen mit Textilien an der TU Dresden. In: 4. Symposium “Bauen mit Textilien”. Westsächsische Hochschule Zwickau (FH, Hochschulteil Reichenbach), 22. Sept. 2000
Cebulla, H.; Diestel, O.; Offermann, P.: Modellierung und Umsetzung konturengerechter Biaxial-Gestricke. In: Tagungsband zur 27. Aachener Textiltagung. DWI-Reports 124/2000, Aachen, 29./30. November, S. 56-64