Leicht und hochfest: Verbunde aus Kunststoff und Metall

Überall, wo große Massen beschleunigt werden – also vor allem im Fahrzeugbau – verlangt die Industrie nach Werkstoffen, die leichter aber genau so stabil sind wie Metalle. Denn durch die Reduzierung des Gewichts lässt sich Energie einsparen.

„Von allen Werkstoffgruppen bieten faser- und textilverstärkte Verbunde das höchste Leichtbaupotenzial“, schätzt Prof. Dr. Bernhard Wielage, Inhaber der Professur Verbundwerkstoffe der TU Chemnitz, ein. Materialien, die im Leichtbau entwickelt werden, genügen jedoch nicht den Festigkeiten der Metalle.

„Um die konträren Anforderungen von größtmöglicher Stabilität bei kleinstmöglichem Gewicht zu erfüllen, sind die hochfesten und hochsteifen kohlefaserverstärkten Kunststoffverbunde mit Metallen in Form von hybriden Schichtverbunden, so genannte Hybrid-Laminate, belastungsgerecht zu kombinieren und zu optimieren“, erklärt Wielage den Hintergrund eines Verbundprojektes, das von seiner Professur koordiniert und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert wird. Denn fehlende serientaugliche Fertigungsverfahren, Gestaltungsprinzipien und Berechnungsmethoden stehen derzeit einem breiten Einsatz dieser Schichtverbunde für Leichtbaustrukturen im Wege.

Für das Projekt „Hochfeste und hochsteife hybride Schichtverbunde für großseriennahe Anwendungen im Leichtbau“ entstand eine deutschlandweit tätige Kooperationsplattform von Spitzenforschern. Die Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung der TU Chemnitz entwickelt den faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff. Die Chemnitzer Professur Verbundwerkstoffe kümmert sich um die optimale Haftung und die Grenzflächenphänomene zwischen Kunststoff- und Metalloberflächen.

Die Charakterisierung der statischen und dynamischen Eigenschaften des Mehrschichtverbundes übernimmt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln. Wenn das Hybrid-Laminat fertig entwickelt ist, steigt die Professur Werkzeugmaschinenkonstruktion und Umformtechnik der Chemnitzer Universität in das Projekt ein und beschäftigt sich mit der Umformbarkeit des neuen Materials. Die Universität des Saarlandes und die Universität Stuttgart sind zuständig für Modellierung und Simulation.

„Zur serientauglichen Herstellung derartiger Hybrid-Laminate sind vielfältige schwierige wissenschaftliche Fragestellungen zu klären“, erläutert Prof. Wielage und ergänzt: „Dabei sind vor allem die Bündelung der komplementären Erkenntnisse und exzellenten Kompetenzen der einzelnen Forschungseinrichtungen sowie die Übertragung der grundlagenorientierten Untersuchungen auf einen Demonstrator und der Erkenntnistransfer zu kooperativen Unternehmen von wesentlicher Bedeutung.“

Das Verbundprojekt wird ab Januar 2009 für 36 Monate mit einer Gesamtsumme von 1,5 Millionen Euro von der DFG gefördert, die Wissenschaftler der TU Chemnitz erhalten eine Million Euro.

Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Bernhard Wielage, Telefon 0371 531-36169, E-Mail bernhard.wielage@mb.tu-chemnitz.de, sowie Dr. Daisy Weber, Telefon 0371 531-36546, E-Mail daisy.weber@mb.tu-chemnitz.de.