Neuer Designansatz für leichtere Kohlefaserwerkstoffe

Neuer Designansatz für leichtere Kohlefaserwerkstoffe

Forschende der Tokyo University of Science haben eine neue Designmethode für Kohlefaserwerkstoffe (CFK) entwickelt, die sowohl die Faserdicke als auch die Faserausrichtung optimiert und so zu einer weiteren Gewichtsreduzierung führt. Damit werde die Tür zu noch leichteren Flugzeugen und Automobilen geöffnet.

Die Forschung konzentriert sich bei der Optimierung von CFK meist auf das „fasergesteuerte Design“, bei dem die Faserorientierung zur Erhöhung der Festigkeit optimiert wird. Dieser Ansatz hat jedoch auch Nachteile.

„Das fasergesteuerte Design optimiert nur die Ausrichtung, die Dicke der Fasern bleibt aber konstant. Das verhindert die volle Ausnutzung der mechanischen Eigenschaften von CFK. Ein gewichtsreduzierender Ansatz, der auch eine Optimierung der Faserdicke erlaubt, wurde bisher kaum in Betracht gezogen.“
Dr. Ryosuke Matsuzaki, Tokyo University of Science

Die Forschenden um Dr. Matsuzaki haben nun eine neue Designmethode zur gleichzeitigen Optimierung der Faserorientierung und -dicke in Abhängigkeit von der Position in der Verbundstruktur entwickelt, die es ihnen ermöglicht, das Gewicht des CFK im Vergleich zu einem linearen Laminierungsmodell mit konstanter Dicke zu reduzieren, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen.

Mit dieser Methode lässt sich das Gewicht um weitere fünf Prozent reduzieren. Sie ermöglicht gleichzeitig eine höhere Effizienz für die Lastübertragung als bei der alleinigen Berücksichtigung der Faserorientierung.


Quelle und weitere Infos: ScienceDirect, JEC Group

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