Chemnitzer wollen in Paris neue Fäden spinnen

Sie bezeichnet sich selbst als die größte Ausstellung rund um Faserverbundwerkstoffe in Europa – die JEC Composites Show in Paris.

Vom 24. bis 26. März 2009 sind hier am Gemeinschaftsstand des Deutschlandjahres auch Wissenschaftler der TU Chemnitz vertreten. Die Professuren Fördertechnik sowie Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung stellen sich am Stand S32 vor. Cetex präsentiert sich gemeinsam mit dem Forschungspartner KARL MAYER Malimo am Stand T27.

Synthesefasern statt Stahlseilen

Die Chemnitzer Wissenschaftler der Professur Fördertechnik forschen am Einsatz von hochfesten und dabei sehr leichten Zugmitteln aus Synthesefasern, die Stahlseile ersetzen können. Das Projekt InnoZug wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung seit Juli 2006 bis Juni 2011 mit 2,4 Millionen Euro im Rahmen der Innovationsinitiative „Unternehmen Region“ mit „InnoProfile“ gefördert wird. Die untersuchten Materialien finden bisher hauptsächlich in der Schifffahrt Anwendung.

„Wir möchten die Materialien auch in der Fördertechnik nutzen. Der Unterschied zum klassischen Faserseil besteht darin, dass die Seile nicht nur hohe statische Belastungen ertragen, sondern kontinuierlich gebogen und umgelenkt werden“, zeigt Projektleiter Markus Michael den Forschungshintergrund auf. In der bisherigen Projektlaufzeit haben die TU-Wissenschaftler vor allem eine umfangreiche Prüftechnik entwickelt, gebaut und die synthetischen Materialien auf ihre Eigenschaften getestet.

Nach der systematischen Untersuchung steht die Entwicklung modifizierter Herstellungsverfahren auf dem Plan, mit dem Ziel, die Eigenschaften für das neue Einsatzgebiet zu optimieren. Außerdem werden neue Produkte generiert und Sensorik in die Seile eingearbeitet. Durch sie können die Seile ständig überwacht werden. „Auf der JEC zeigen wir bereits gängige Seile als Anschauungsmaterial sowie ein von uns neu entwickeltes Seil mit eingearbeitetem Sensor, das noch nicht Stand der Technik ist“, berichtet Projektmitarbeiter Jens Mammitzsch.

Tasten ohne Tasten

Gleich vier Innovationen führt die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung auf der JEC vor: einen Sticksensor, ein elektrisches Gaspedal, ein Steuerungssystem mit Touchsensor sowie eine PKW-Tür mit Flachsverstärkung. Wo aus Bewegungen Signale abgeleitet werden sollen, kommen zurzeit häufig klassische Dehnungsmessstreifen zum Einsatz. Im Leichtbau müssen diese von Hand aufgetragen werden, Massenproduktion ist nicht möglich.

Die Chemnitzer Forscher entwickelten den weltweit ersten Sticksensor in Leichbauverbundstrukturen. Im Leichtbau werden Textilien – ob Vliese, Gewebe aus Glasfasern oder andere innovative Faserverbundwerkstoffe – als Verstärkungsmaterial eingesetzt. Direkt in dieses Textil sticken die TU-Wissenschaftler einen Draht ein, der als Sensor dient. Eingesetzt werden kann der Sticksensor überall, wo aus Bewegungen Signale gewonnen werden sollen.

Vorteile: Das Endprodukt besteht aus weniger Bauteilen und somit sind auch weniger Teile von Verschleiß betroffen. Auch die Montagevorgänge werden weniger, die Herstellungskosten sinken. Diese Argumente gelten auch für das elektronische Gaspedal, das die TU-Wissenschaftler auf der Messe präsentieren. Dieses besteht aus lediglich drei Teilen – neben Gewicht werden dabei auch Kosten gespart, und das bis zu 50 Prozent. Auch hier wird die Sensorik direkt in das Festkörpergelenk integriert. Gerade in der Entwicklung an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung befindet sich der Touchsensor. „Das ist ein Drahtsensor, der in einer Faserverbundstruktur integriert ist“, erklärt Prof. Dr. Lothar Kroll, Leiter der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung. „Er hat keine Tasten, lässt sich aber durch Berührung steuern – man kann also tasten ohne Tasten“, ergänzt Jörg Kaufmann, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Professur.

„Diese Konfiguration bezeichnen wir als Direct Material Control-System, denn das Signal wird direkt im Faserverbund generiert“, sagt Holg Elsner, Fachgruppenleiter Aktive Werkstoffe und Verbundstrukturen. Schon näher an der Serienreife ist eine Fahrzeuginnenverkleidung aus nachwachsenden Rohstoffen. Dabei bedienen sich die Wissenschaftler nicht nur der herkömmlichen Fasern aus Hanf und Flachs, sondern des kompletten Pflanzenstängels, wodurch die Kosten drastisch gesenkt werden. In Paris wird eine PKW-Tür der Firma Polytec Automotive GmbH & Co. KG für den 1er-BMW mit derartiger Flachsverstärkung, ausgestellt. Ein weiteres Highlight der Professur ist eine intelligente Heckklappe in Spritzgießtechnik, die in Kooperation mit KraussMaffei entwickelt wurde und auf dem Stand U39 ausgestellt wird.

Bauteile für jede Belastung

Außerdem präsentiert sich die Cetex Institut für Textil- und Verarbeitungsmaschinen gemeinnützige GmbH an der TU Chemnitz auf der JEC mit Lösungen für die effektive Fertigung von Strukturen für Faserverbundbauteile. Cetex stellt Ergebnisse aus drei Forschungsprojekten vor. Für die konturnahe Fertigung von textilen Bauteilen mit Hilfe bionischer Faserstrukturen und mit belastungsgerechter Verstärkung von Multiaxialgelegen direkt im Herstellungsprozess wurde am Institut eine neue servomotorische Versuchseinrichtung entwickelt. Außerdem entwickelten die Forscher des Cetex Instituts Hybridwerkstoffe aus thermoplastischem Prepreg, die sich kontinuierlich herstellen und zu multidirektionalen Strukturen für Faserverbundbauteile weiterverarbeiten lassen. Die dünnen Halbzeuge werden durch Fasern aus Glas und Carbon verstärkt. Für die Erzeugnisse meldeten die Wissenschaftler die Wortmarke „Ce-Preg“ an. Außerdem stellt Cetex ein Verfahren vor, bei dem endlose Carbon- oder Glasfasern zu so genannten trockenen UD-Bändern mit einstellbarem Flächengewicht und Bandbreite ausgebreitet werden. Anwendungsmöglichkeiten für die Entwicklungen des Cetex Instituts finden sich in der Luft- und Raumfahrt, bei Windenergieanlagen, im Automobil- und Fahrzeugbau, Boots- und Sportgerätebau sowie in Architektur und Bauwesen.

Weitere Informationen erteilen:
Professur Fördertechnik: Jens Mammitzsch, Telefon 0371 531-37663, E-Mail jens.mammitzsch@mb.tu-chemnitz.de,
Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung: Jörg Kaufmann, Telefon 0371 531-36473, E-Mail joerg.kaufmann@mb.tu-chemnitz.de,

Cetex Institut: Katrin Luther, Telefon 0371 5277-280, E-Mail luther@cetex.de