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Faserverbundwerkstoff Apfelblatt-Motte inspiriert neuartige Faserverbund-Fertigungsprozesse

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) und das Institut für Bau- und Bauplanung (ITKE) der Universität Stuttgart untersuchen derzeit einen neuartigen Fertigungsprozess für architektonische Strukturen auf Basis der Sigrafil 50k-Carbonfaser der SGL Group. Vorbild ist die Larve der Apfelblatt-Motte.

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Die erste Faserverbund-Installation aus dem Projekt ist aktuell im Innenhof der Universität Stuttgart zu sehen. Etwa 184 km Carbon- und Glasfaser wurden in der bionischen Konstruktion verarbeitet.
Die erste Faserverbund-Installation aus dem Projekt ist aktuell im Innenhof der Universität Stuttgart zu sehen. Etwa 184 km Carbon- und Glasfaser wurden in der bionischen Konstruktion verarbeitet.
(Bild: ICD/ITKE Universität Stuttgart)

Im Fokus des Projekts steht die Untersuchung natürlicher biologischer Konstruktionsprozesse langfaseriger Verbundstrukturen. Als Vorbild dient hierbei die Larve der Apfelblatt-Motte („Lyonetia Clerkella“), die sich an Kirsch- oder Apfelbaumblättern unter Anwendung langer Fäden einen Kokon spinnt. Die spezielle Technik der Larve versuchen nun die Forscher des ICD und des ITKE gemeinsam mit Studenten des Masterstudiengangs ITECH auf die Konstruktion architektonischer Strukturen aus carbon-glasfaserverstärkten Verbundwerkstoffen zu übertragen und einen neuen Fertigungsprozess für Faserverbundkonstruktionen zu entwickeln. Die hohe Belastbarkeit und Festigkeit der Carbonfaser bei gleichzeitig geringem Gewicht ermöglichen vollkommen neue industrielle Verarbeitungsprozesse mit mehreren Roboter-Systemen, die untereinander kommunizieren und mit höchster Präzision die Fasern bearbeiten und dabei hohe Spannkräfte verarbeiten können. Dieser Ansatz ermöglicht einen skalierbaren Fabrikationsprozess für weit spannende Faserverbundkonstruktionen, wie sie künftig in architektonischen Konstruktionen Anwendung finden könnten.

Eine erste Installation aus diesem Projekt ist im Innenhof der Universität Stuttgart zu sehen. Zur Realisierung des Pavillons wurden insgesamt 104 Kilometer Carbonfaser vom SGL-Standort Moses Lake im US-Bundesstaat Washington nach Stuttgart geliefert. Diese Large-Tow-Faser der neuen Generation weist eine besondere Eignung für automatisierte Fertigungsprozesse auf und wird daher bereits serienmäßig unter anderem im BMW i3, i8 und im neuen 7er BMW eingesetzt. In Zukunft ist nun auch der Einsatz in weiteren Anwendungen denkbar. (qui)

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