KODAV

Simulationsgestützte Erforschung von neuartigen textilbasierten adaptiven Faserkunststoffverbundstrukturen mit Formgedächtnislegierungselementen für komplexe Verformungsmuster

Der Einsatz von Hochleistungsfaserstoffen, wie Glas- und Carbonfilamentgarnen, und deren textile Verarbeitung zu anforderungsgerechten Verstärkungshalbzeugen bilden die Grundlage für hochbelastbare Faserkunststoffverbunde (FKV). Die systematische, werkstoffadäquate Integration aktorischer und sensorischer Funktionalitäten ermöglicht eine signifikante Erweiterung des Anwendungsspektrums dieser Werkstoffklasse. Das DFG-Projekt KODAV, das in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Textilmaschinen und Textile Hochleistungswerkstofftechnik (ITM) der Technischen Universität Dresden realisiert wurde, widmete sich der umfassenden Erforschung und Entwicklung von Glasfaser-textilverstärkten FKVs mit duroplastischen Matrixsystemen, in die Drahtaktoren aus Formgedächtnislegierung (FGL) gezielt textiltechnisch in die Verstärkungsstruktur integriert wurden. Hierzu wurden sowohl numerische als auch experimentelle Methoden etabliert, um das komplexe Verhalten adaptiver, textilverstärkter FKV-Strukturen mit eingebetteten FGL-Drahtaktoren detailliert zu charakterisieren und gezielt für die Funktionsintegration nutzbar zu machen. Die entwickelte, robuste und effiziente Simulationsmethodik basiert auf einer grundlegenden thermomechanischen Charakterisierung der FGL-Aktoren und ermöglicht eine realitätsnahe Vorhersage komplexer, dreidimensionaler Strukturverformungen. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen konnten adaptive Demonstratorstrukturen mit gradierten Eigenschaften und unterschiedlich textiltechnisch integrierten FGL-Drähten erfolgreich gefertigt und ihre Funktionalität experimentell nachgewiesen werden. Damit wurde die grundsätzliche Machbarkeit und das Potenzial des betrachteten Ansatzes zur Funktionsintegration in FKV eindrucksvoll belegt.