DIN-Innovationspreis 2014 an Grasse Zur Ingenieurgesellschaft mbH

Der DIN-Innovationspreis wird jährlich vom DIN zur Hannover Messe verliehen. Prämiert werden Normungs- und Standardisierungsprojekte zu innovativen Themen mit zukünftig erfolgreicher Wirkung.

Die Jungunternehmer werden für die Überführung ihres innovativen Verfahrens zur Schubprüfung an Faserverbundwerkstoffen in die anwendungsorientierte Praxis ausgezeichnet. Mit ihrem Schub-Prüfsystem GZ S-80 lassen sich die Schubkennwerte an Faserverbundwerkstoffen sehr viel präziser und für einen weiteren Bereich ermitteln, als dies mit den bisherigen Verfahren nach Norm möglich ist.

„Ich freue mich sehr für die beiden Kollegen, die unser Verfahren weiterentwickelt haben und nun industriell nutzen; ein schönes Beispiel für den erfolgreichen Technologietransfer“, so Dr.-Ing. Volker Trappe vom BAM-Fachbereich Mechanik der Polymerwerkstoffe.

Faserverbundwerkstoffe besitzen sehr hohe spezifische Steifigkeiten und Festigkeiten. Sie weisen ein großes Leichtbaupotenzial auf, wie es beispielsweise im Automobil- und Flugzeugbau von Vorteil ist. Um das Leichtbaupotenzial unter Beibehaltung eines hohen technischen Sicherheitsniveaus optimal nutzen zu können, muss eine korrekte Abstimmungen zwischen den Belastungen (den Kräften, die von außen wirken) und den Beanspruchungen (den Spannungen, die im Inneren des Materials aus den Belastungen resultieren) erfolgen. Dazu sind exakte und verlässliche Kennwerte erforderlich, die für diese noch junge Werkstoffklasse nicht immer ausreichend verfügbar sind.

„Prüfverfahren, mit denen Kennwerte von metallischen Werkstoffen ermittelt werden, lassen sich nicht direkt auf Faserverbundwerkstoffe übertragen, da diese Werkstoffe sogenannte anisotrope Eigenschaften besitzen. Das bedeutet, dass sich deren Festigkeiten und Steifigkeiten in den verschiedenen Faserrichtungen bis zu mehreren Größenordnungen unterscheiden können. Daher müssen für jede neue Materialpaarung aus Fasern und Kunststoffmatrix die Werkstoffkennwerte ermittelt werden“, so Dr.-Ing. Fabian Grasse.

In dem von der GZI weiterentwickelten Schubprüfverfahren wird ein flacher und ebener Probekörper in einem Rahmen eingespannt. Der Rahmen wird mit einer rautenförmigen Bewegung schubverformt und überträgt diese Verformung auf den Probekörper. Dadurch entsteht im Probekörper ein reiner Schubspannungszustand, der nicht von anderen Beanspruchungen wie Zug, Druck oder Biegung überlagert wird.

„Wir können in unserem Schubrahmen bis zu mehrere Zentimeter dicke Probekörper sowie Sandwichproben mit Decklagen aus Faserverbundwerkstoffen und einem Kern prüfen. Die Versuchsanordnung lässt sich von nur einer Person bedienen und die Probekörper können bei Serienprüfungen in nur wenigen Minuten gewechselt werden. Wichtige Kunden wie BMW, BASF oder REHAU konnten wir bereits von unserem Prüfverfahren überzeugen“, so Dipl.-Ing. Malte Zur.

Das Verfahren wurde an der BAM unabhängig überprüft. In seiner an der BAM gefertigten Doktorarbeit verglich Ricardo Basan die genormten internationalen (national als DIN EN ISO 14129) und amerikanischen (ASTM D 4255, D 7078, D 5379) Verfahren bezüglich der Auswirkung von Schubkräften mit dem Schubrahmen. Dr.-Ing. Basan konnte zeigen, dass der Schubrahmen die besten und sinnvollsten Ergebnisse liefert. Die Schubrahmenprüfungen weisen relativ geringe Streuungen der Kennwerte auf und sind für große Schubdehnungen anwendbar. Darüber hinaus sind keine aufwendigen Auswertealgorithmen erforderlich.

Das Verfahren ist im Januar 2014 in einer Norm veröffentlicht worden, der DIN SPEC 4885. DIN SPEC steht für DIN Spezifikation. Die Erarbeitung solcher Normen erfolgt im kleinen Kreise der Interessierten und ist damit wesentlich schneller als im herkömmlichen Normungsprozess. Damit kann auf den Gebieten mit hohem Innovationsgrad ein schneller Standardisierungsprozess den Wissens- und Technologietransfer fördern und beschleunigen.

Link: www.grassezur.de

Kontakt:
Dr.-Ing. Volker Trappe
Abteilung 5 Werkstofftechnik
E-Mail: Volker.Trappe@bam.de