Elastomerverbunde
Elastomere Bauteile mit textilen Verstärkungssystemen werden heute umfangreich im Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbau eingesetzt. Der Einsatz der elastomeren Bauteile ist jedoch oft beschränkt, z. B. durch die hohe Eigenerwärmung oder aufgrund mechanischer Ermüdung infolge mangelnder Haftung zwischen den Verstärkungsfasern und der Elastomermatrix.
Deshalb verfolgt das ITM das Ziel einer signifikanten Erhöhung der Lebensdauer und Leistungsfähigkeit von Elastomerbauteilen durch die Integration von Hochleistungs-Faserstoffen, wie Aramid und PPS, und die Einstellung einer guten Haftung zwischen den Komponenten im Verbund. Dafür weisen z. B. nasschemische Oberflächenmodifizierungen sowie eine Atmosphärendruckplasmabehandlung oder Fluorierung der Fasern ein sehr hohes Potenzial auf.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt liegt in der Bereitstellung von deutlich verbesserten anwendungsbezogenen Eigenschaften von Elastomerverbunden durch die Entwicklung von Hybridgarnen mit anforderungsgerechtem Kraft-Dehnungsverhalten. Ein Ansatz stellt hierzu die gezielte Einstellung von Gradienteneigenschaften in Elastomerbauteilen über die Ausnutzung der hohen Bruchdehnung der Elastomermatrix in Kombination mit gezielt ausgelegten Hybridgarnkonstruktionen dar, die eine beliebige Einstellung der Bruchdehnung der Verstärkungsfasern erlauben.
Je nach Anwendungsfall kann auch die Anpassung anderer Eigenschaften erfolgen, z. B. im Fall von Bauteilen, die einer hohen Erwärmung ausgesetzt sind, wie Walzen in schnell laufenden Maschinen der Textilindustrie. Hier kann über wärmeleitende textile Strukturen in der Elastomermatrix ein gezieltes Wärmemanagement im Bauteil erfolgen. Untersuchungsergebnisse des ITM zeigen, dass z. B. anhand der Entwicklung innovativer textiler Strukturen wie 3D-Gestricke aus Draht oder Biaxialgelege aus Kohlenstoffasern und deren Integration in die Elastomerschicht eine bessere Kühlung von Walzen erreichbar ist.
Derzeitige Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die Entwicklung adaptiver Faser-Elastomer-Verbunde zur Realisierung komplexer Verformungsmuster in technischen Anwendungen.
Ansprechpartner:
© Mirko Krziwon
Herr Dr. Thomas Gereke
Forschungsgruppenleiter Struktur- & Prozesssimulation
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