FORCiM³A – CFK/Metall-Mischbauweisen im Maschinen- & Anlagenbau

Im Automobilbau stehen sie kurz vor dem Einsatz in der Massenproduktion; in Luft- und Raumfahrt bzw. im Rennsport sind sie schon gar nicht mehr wegzudenken; beim Snowboarden hat man sie unter den Füßen, beim Golfen oder Tennisspielen in der Hand: carbonfaserverstärkte Kunststoffe oder kurz: CFK-Werkstoffe.

CFK gilt als der „Werkstoff der Zukunft“, der bereits in vielen Branchen für Innovationen gesorgt hat.

Ein Bereich, in dem CFK allerdings noch nicht Einzug gehalten hat, ist der Maschinen- und Anlagenbau. Bei der einen oder anderen speziellen Anwendung ist es der Industrie zwar bereits gelungen, Stahl mit CFK zu kombinieren, doch eine schlichte Substitution von Metall durch CFK ist nicht möglich. Die Überwindung dieser Hürde wird daher im Mittelpunkt der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten von FORCiM3A stehen.

Die hybride Verbindungstechnik, also die Kombination von Metall und CFK, ist Voraussetzung für die breitflächige Integrationsfähigkeit in die Welt der Stahlkonstruktionen und damit die sichere Verbindung dieser beiden Werkstoffgruppen in allen relevanten Geometrien und mechanischen Belastungsszenarien. Der Vorteil der CFK-Bauteile ist neben dem geringeren Gewicht und der erhöhten Festigkeit auch, dass dieser Werkstoff beispielsweise zu einer höheren Präzision und zu höheren Lebensdauern führen kann. Dieser Nebeneffekt ist auf die, im Vergleich zu Metallen, geringere Materialermüdung zurückzuführen.

Zu den Aufgaben von FORCIM3A gehören u.a. die CFK-gerechte Auslegung der relevanten Bauteile (Welle, Kupplung, Trägerstruktur, Federelement), die anforderungsgerechte Gestaltung des Übergangs CFK-Metall im Bauteil und die Prüfung der Beständigkeit gegen betriebsbedingte äußere Einflüsse, wie z. B. Temperatur, aggressive Medien oder häufige Lastwechsel.

Projektwebsite: www.BayFOR.org/forcim3a

Projektpartner

• Wissenschaftszentrum Umwelt, Universität Augsburg
• Lehrstuhl für Ressourcenstrategie, Universität Augsburg
• Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Ludwigs-Maximilians-Universität München
• Lehrstuhl für Experimentalphysik II, Universität Augsburg
• Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie, Projektgruppe Funktionsintegrierter Leichtbau (FIL)
• Institut für Organische Chemie, Universität Regensburg
• Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Universität Regensburg
• Wissenschaftszentrum Straubing für Nachwachsende Rohstoffe
• Fraunhofer-Institut Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
• Fakultät Verfahrenstechnik, Mechanische Verfahrenstechnik / Partikeltechnologie, Technische Hochschule Nürnberg
• Lehrstuhl für Werkstoffverarbeitung, Universität Bayreuth
• Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik, Friedrich-Alexander Universität, Erlangen-Nürnberg
• Fraunhofer Forschergruppe Partikeltechnologie und Rohstofftechnologie und Rohstoffinnovationen, Technische Hochschule Nürnberg
• Fraunhofer ICT, Pfinztal
• Department für Chemie, Fachgebiet Industrielle Biokatalyse, Technische Universität München