Leichtbau: Hocker aus Dresden zeigt Potenzial von Carbon

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Am Beispiel eines stapelbaren Hockers demonstrieren Dresdner Forscher konsequente Leichtbauweise: Der filigrane Hocker mit einer Masse von 650 g trägt ohne weiteres auch schwergewichtige Personen (bis 200 kg) und büßt seine Belastbarkeit auch bei häufiger Benutzung nicht ein.
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Wenn am 1. September 2015 im Deutschen Museum in Bonn die vom Spitzencluster MAI Carbon initiierte Ausstellung „Harter Stoff“ öffnet, wird ein Exponat aus Dresden wieder zu den Ausstellungsstücken gehören, die den Besuchern am nachdrücklichsten Leistungsfähigkeit und Potenzial des Werkstoffs Carbon, also von Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen, nahebringen.

Am Beispiel eines stapelbaren Hockers demonstrieren Dresdner Forscher konsequente Leichtbauweise: Der leichtfüßig und fast zart anmutende Hocker mit einer Masse von 650 g trägt ohne weiteres auch schwergewichtige Personen (bis 200 kg) und büßt seine Belastbarkeit auch bei häufiger Benutzung nicht ein. Am ersten Standort der Ausstellung im Deutschen Museum in München haben dies im Zeitraum von Mai 2014 bis Juli 2015 fast 160’000 Gäste bewiesen, die rege von der Möglichkeit Gebrauch machten, auf einem der zur Benutzung durch die Besucher in der Ausstellung verteilten Exemplare des leichten Sitzmöbels testweise – und zur Entlastung der pflastermüden Beine – Platz zu nehmen.

Entwickelt wurde der Hocker als Demonstratorobjekt im Rahmen des EU-Projekts EMBROIDERY von Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) in Zusammenarbeit mit Design-Studenten der der Fakultät Gestaltung der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTWD). Seine hohe Tragfähigkeit bei geringster Strukturmasse verdankt das Bauteil der Anwendung der Tailored Fibre Placement (TFP)-Technologie und modernsten Methoden zur Strukturoptimierung: Beides zusammen ermöglicht die maximale Ausnutzung der Verstärkungswirkung von Kohlenstofffasern. Hierzu wird die Faserorientierung entsprechend der inneren Kraftflüsse aufgrund der äußeren Belastung hin ausgerichtet.

Sowohl die TPF-Technologie als auch computergestützte Methoden zur Übertragung von berechneten Kraftflüssen in Faserablagemuster und entsprechende Programmierung des Stickautomaten wurden von Wissenschaftlern des IPF entwickelt und patentiert. In einem iterativen Prozess mit den Design-Studenten der HTWD wurde dabei auch das ästhetische Erscheinungsbild des Hockers angepasst.

In der Ausstellung ist der Hocker das einzige Ausstellungsstück aus den neuen Bundesländern. Es wurde von den Ausstellungsmachern als besonders geeignetes Beispiel ausgewählt, um unter dem Motto „An der Grenze des Machbaren“ zu zeigen, in welchem Maße der richtige Einsatz von Kohlefaserverbundwerkstoffen zur Reduzierung von Bauteilmasse und damit Einsparung von Material- und Energieressourcen führen kann.
Carbon-Werkstoffe sind wegen dieses enormen Potenzials heute vor allem im Fahrzeugbereich, aber auch für Windenergie, Luft-und Raumfahrt, Transport, Sport und Freizeit sowie Schiffbau gefragt. Es wird mit einem Marktwachstum von durchschnittlich 6 Prozent pro Jahr gerechnet.

Die Exponate der Ausstellung sind Experimentalstände zur Demonstration und Testung der Eigenschaften von Carbonbauteilen, Einzelstücke aus der Forschung, aber auch Carbon-Teile aus der Serienfertigung, zum Beispiel das Kabinengerüst eines Airbus-Hubschraubers und die Fahrgastzelle eines PKW von BMW.

 

Leichtbauhocker aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, entwickelt in Kooperation von Wissenschaftlern und Studenten von IPF und HTWD.

Foto: IPF

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