Leichtbau auf Basis von Kunststoffen

11B2331

Bachelor

Deutsch

5.0

nur Sommersemester

1 Semester

Dieses Modul beschäftigt sich mit einem wesentlichen Baustein aus dem Bereich Leichtbau: den Faserverbundwerkstoffen. Diese auch als Composite bezeichnete Materialien sind Mischungen aus mindestens 2 Materialien: Faser und Matrix. Dieser Verbund stellt besondere Herausforderungen an Fertigung und Dimensionierung entsprechender Bauteile. Im Rahmen dieses Moduls wird insbesondere auf die Faserverbundkunststoffe eingegangen. Dabei wird auf die Herstellung und Eigenschaften der Einzelmaterialien sowie auf die Verarbeitungsverfahren zur Herstellung von Faserverbundbauteilen eingegangen. Dies erfolgt an einer Vielzahl von Beispielen aus der Praxis. Schließlich werden auch die Grundlagen zur Berechnung von Faserverbundbauteilen vermittelt.

Im Rahmen des begleitenden Praktikums werden im Handlaminier- und Harzinfusions-Verfahren Platten hergestellt, deren mechanische Eigenschaften berechnet und experimentell bestimmt werden. Für die Berechnungen werden auch die Faservolumengehalte experimentell bestimmt.

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls besitzen die Studierenden einen fundierten Überblick über die wichtigsten Materialien und Fertigungsverfahren für Faserverbundkunststoffe. Sie sind in der Lage im Rahmen einer Bauteilentwicklung eine Verfahrensvorauswahl zu treffen und die mechanischen Eigenschaften typischer Laminataufbauten zu berechnen.

Vorlesung:

• Einführung in die Faserverbundwerkstoffe
• Herstellung und Eigenschaften der Matrixmaterialien
• Herstellung, Eigenschaften und Aufmachung der Fasermaterialien
• Halbzeuge (Prepregs) und Verarbeitungsverfahren
• Polyurethane
• Grundlagen zur Auslegung und Dimensionierung von Faserverbundkunststoffen

Praktikum:

• Planung der Herstellung und Berechnung eines Laminataufbaus
• Herstellung verschiedener Laminataufbauten mittels Handlaminier- und Harzinfusionsverfahren
• Experimentelle Bestimmung von Faservolumengehalt und der mechanischen Eigenschaften
• Vergleich der Ergebnisse der Berechnungen mit den gemessen mechanischen Eigenschaften

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• mündliche Prüfung oder
• Klausur

• experimentelle Arbeit

Die Wahl der Prüfungsart aus den vorgegebenen Optionen obliegt den jeweils Prüfenden. 
Die Wahl der Prüfungsart wird den Studierenden zu Semesterbeginn mitgeteilt.

Benotete Prüfungsleistung
- mündliche Prüfung: siehe jeweils gültigen Allgemeinen Teil der Prüfungsordnung
- Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung

Unbenotete Prüfungsleistung
- experimentelle Arbeit: ca. 5-10 Versuche

Kenntnisse aus Grundlagen Mathematik, Grundlagen Chemie, Statik, Grundlagen Werkstofftechnik Festigkeitslehre, Werkstoffkunde Polymere

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, - die Grundlagen zur Herstellung und zu den Eigenschaften der wichtigsten Faser- und Matrixwerkstoffe zu erläutern - die wesentlichen Verarbeitungsverfahren für Faserverbundkunststoffe gegeneinander abzugrenzen - Faserverbundkunststoffe in Theorie und Praxis herzustellen und zu prüfen

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, - auf Basis von Anforderungsprofilen an Faserverbund-Bauteile eine Verfahrensvorauswahl zu treffen. - Platten und einfache Prototypen-Bauteile im Handlaminier- und Harzinfusions-Verfahren herzustellen. - die Anzahl von Faserlagen und Rovings bei gegebener Schichtdicke sowie Faservolumengehalte zu berechnen. - die mechanischen Kennwerte (Ingenieurkonstanten) für Einzelschichten zu berechnen.

Nach erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, bei bekanntem Anforderungsprofil an ein Bauteil eine Vorauswahl geeigneter Faser/Matrix-Kombinationen und Verarbeitungsverfahren zu treffen. Dabei kann auch zu konkurrierenden Verfahren wie dem Spritzgießen von kurz- und langfaserverstärkten Kunststoffen abgegrenzt werden, die nicht Bestandteil dieses Moduls sind.

Im Rahmen des Praktikums wenden die Studierenden das theoretisch erlernte Wissen praktisch an. Insgesamt sind Sie dann in der Lage für Bauteile aus der industriellen Praxis die richtige Kombination aus Faser und Matrix zusammen mit dem optimalen Verarbeitungsverfahren auszuwählen. Dabei können Sie auch abschätzen, inwiefern bereits aus anderen Modulen bekannte Verfahren (zB Kunststoffverarbeitung) im Vergleich zu den neu erlernten Verfahren Vor- oder Nachteile bieten.

Im Rahmen des Praktikums stellen die Studierenden in Gruppen Platten aus Faserverbundkunststoff her und schreiben dazu auch einen gemesamen Bericht. Dabei müssen sie die Aufgaben im Praktikum gemeinsam lösen und die Ergebnisse untereinander diskutieren und reflektieren und in einem Bericht zusammenfassen.

• Krumpholz, Thorsten

• Krumpholz, Thorsten