Verbundwerkstoffe effizient und sicher einsetzen

Verbundwerkstoffe

Wir untersuchen Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Verbundwerkstoffen mit Polymer-, Keramik- und Metall-Matrix, um ihr Einsatzverhalten zu bewerten. Unsere werkstoffgerechten Prüfkonzepte berücksichtigen die Mikrostruktur und die reale Beanspruchung. Die Übertragung von Proben-Kennwerten auf Bauteile erfolgt durch die Kombination experimenteller und numerischer Methoden. Mit neu entwickelten Materialmodellen können wir das Einsatz- und Versagensverhalten von Verbundwerkstoffen und Bauteilen vorhersagen und somit Zeit und Kosten bei der Material- und Bauteilentwicklung einsparen.


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Leistungen

Themen

Leistungen

Ermittlung mechanischer und bruchmechanischer Kennwerte von Verbundwerkstoffen unter Berücksichtigung der Anisotropie und der Einsatzbedingungen

Mechanische Bewertung von Verbundwerkstoffen mit Polymer-, Keramik- und Metallmatrix, GFK, CFK, CMC, MMC sowie geschäumter und zellulärer Materialien

Entwicklung abgestimmter Prüfkonzepte für neu entwickelte Verbundwerkstoffe, Werkstoffverbunde und Komponenten unter Berücksichtigung von Temperatureinflüssen, Kriechen, Ermüdung oder mehraxialer Belastung

numerische Modellierung zur Ermittlung der Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen und Vorhersage des Materialverhaltens

Entwicklung und Implementierung abgestimmter Materialmodelle für Composites unter Berücksichtigung aller relevanten Umgebungs- und Belastungsszenarien zur Benutzung im Rahmen üblicher FEM-Systeme

Simulation des Einsatz- und Versagensverhaltens von Komponenten und Bauteilen aus Verbundwerkstoffen

Materialoptimierung

Themen

 

Sicherer Einsatz von Verbundwerkstoffen – Mechanische Charakterisierung


Die mechanischen Eigenschaften von Verbundwerkstoffen mit Polymer-, Metall- oder Keramikmatrix werden unter Einsatzbedingungen gemessen. Es werden quasistatische, zyklische und dynamische Belastungen unter Zug-, Druck-, Schub- und Biegebelastung realisiert. Neben Prüfungen nach Norm werden abgestimmte Prüfkonzepte entwickelt, die den speziellen Anforderungen der Werkstoffe gerecht...

 

Numerische Simulation von Verbundwerkstoffen und -bauteilen


Die numerische Simulation ist ein wichtiges Werkzeug zur Verringerung experimenteller Kosten in der Material- und Bauteilentwicklung. Durch Simulation der Mikrostruktur von faser- und partikelverstärkten Verbunden lassen sich im Rahmen eines virtuellen Labors die thermischen und mechanischen Eigenschaften moderner Werkstoffe wie langfaserverstärkter Thermoplaste (LFT)...

 

Charakterisierung und Modellierung des Kriechverhaltens von Verbundwerkstoffen


Verbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix besitzen attraktive Eigenschaften, neigen jedoch bei erhöhter Temperatur zu Kriechverformung. Das Zeitstandverhalten faserverstärkter Polymere kann in Retardationsversuchen unter Zug, Druck und Biegung in kontrollierter Atmosphäre (Temperatur und Feuchte) nach DIN EN 843 bestimmt werden. Dabei wird die Verformung der Proben mit...

 

Prüfkonzepte für keramische Verbundwerkstoffe


Keramische Verbundwerkstoffe (CMC) stellen aufgrund ihrer inhärenten Heterogenität und Anisotropie besondere Anforderungen bei der Ermittlung von aussagefähigen Werkstoffkennwerten für die Auslegung von Bauteilen. Neuere Entwicklungen wie zum Beispiel kurzfaserverstärkte CMC, extreme Einsatzbedingungen und herstellungsbedingte Einschränkungen der Probengeometrie erfordern die Erprobung...

 

Probabilistische Werkstoff- und Bauteilsimulation


Viele Verbundwerkstoffe wie kurz- und langfaserverstärkte Materialien oder feste Schäume besitzen eine ausgeprägt ungeordnete Mikrostruktur und zeigen in der Folge ein stark streuendes Materialverhalten. Moderne probabilistische Simulationsmethoden erlauben auf der Basis einer bekannten Streuung der Mikrostruktureigenschaften eine zuverlässige Vorhersage der zu erwartenden Streuung der Materialeigenschaften. In analoger...

 

Publikationen zum Thema Verbundwerkstoffe


Beiträge in Zeitschriften, Büchern und auf Konferenzen sowie Dissertationen und Projektberichte...