TFP-Verfahren
Gudrun war in Dresden zu Gast am Leibniz Institut f\xfcr Polymerforschung. Sie spricht dort mit Axel Spickenheuer und Lars Bittrich \xfcber deren Forschungsfeld, das Tailored-Fiber-Placement-Verfahren (TFP). Anlass des Treffens in Dresden war der Beginn einer gemeinsamen Masterarbeit. Das Institut f\xfcr Polymerforschung hat - zusammen mit Vorg\xe4ngerinstitutionen - eine l\xe4ngere Geschichte in Dresden. Seit 1950 gab es dort ein Institut f\xfcr Technologie der Fasern (als Teil der Akademie der Wissenschaften der DDR). Dieses wurde 1984 zum Institut f\xfcr Technolgie der Polymere und nach der Gr\xfcndung des Freistaates Sachsen schlie\xdflich am 1.1. 1992 neu als Institut f\xfcr Polymerforschung Dresden e.V. gegr\xfcndet. Seitdem wird dort auch schon an der TFP-Technologie gearbeitet. Seit 2004 geh\xf6rt das Institut der Leibniz-Gemeinschaft an. Es ist damit der anwendungsnahen Grundlagenforschung verpflichtet. Ein wichtiges Thema im Haus ist Leichtbauforschung. Die TFP-Verfahren beinhalten Verst\xe4rkung von Geweben oder Thermoplasten durch feste Fasern aus z.B. Glas, Kohlenstoff und Aramiden. Diese Verst\xe4rkung kann man so aufbringen, dass sie in allen Richtungen gleich stark wirkt (isotrop) oder aber so, dass sich sehr unterschiedliche Materialeigenschaften bei Beanspruchung in unterschiedlichen Richtungen ergeben (anisotrop). In den so entstehenden zusammengesetzten Materialien geht es darum, f\xfcr die Bauteile Masse zu reduzieren, aber Steifigkeit und/oder Tragf\xe4higkeit stark zu erh\xf6hen. Besonderes Potential f\xfcr Einsparungen hat die anisotrope Verst\xe4rkung, also die (teuren) Fasern genau so zu einzusetzen, wie es den berechneten Anforderungen von Bauteilen am besten entspricht. Das f\xfchrt auf sehr unterschiedliche Fragen, die in der Forschungst\xe4tigkeit des Dresdner Instituts beantwortet werden. Sie betreffen u.a. die tats\xe4chliche Herstellung an konkreten Maschinen, die Kommunikation zwischen Planung und Maschine, die Optimierung des Faserverlaufs im Vorfeld und die Pr\xfcfung der physikalischen Eigenschaften. Die Verst\xe4rkungsstruktur wird durch das Aufn\xe4hen einzelner sogenannter Rovings auf dem Basismaterial erzeugt. Das Grundmaterial kann eine textile Fl\xe4chenstruktur (Glasgewebe, Carbongewebe, Multiaxialgelege) oder f\xfcr thermoplastische Verst\xe4rkungsstrukturen ein vern\xe4hf\xe4higes Folienmaterial sein. Die Verst\xe4rkungsstrukturen werden durch die Bewegung des Grundmaterials mit Hilfe einer CNC-Steuerung und der gleichzeitigen Fixierung des Rovings mit Hilfe des N\xe4hkopfes gefertigt. Um eine hohe Effektivit\xe4t zu erhalten, k\xf6nnen Verst\xe4rkungsstrukturen mit bis zu 1000 Stichen pro Minute hergestellt werden. F\xfcr die Mathematik besonders interessant ist die Simulation und Optimierung der sehr komplexen Verbundstoffe. Um optimale Faseranordnungen umsetzen zu k\xf6nnen, braucht es nat\xfcrlich numerische Methoden und prozessorientierte Software, die m\xf6glichst alle Schritte der Planung und Herstellung automatisiert. Traditionell wurde oft die Natur zum Vorbild genommen, um opt. Verst\xe4rkungen (...)