Suchen

Verbundwerkstoff

Stahl und Faserverbundstoff gehen stabile Verbindung ein

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

Konstruktionsteile aus faserverstärkten Kunststoffen im Fahrzeugbau senken nachweislich die CO2-Emissionen. Bisher ist die Verbindung von Faserverbundstoffen mit Stahlbauteilen jedoch zeitaufwendig und teuer. Eine neue Technologie könnte das ändern.

Firmen zum Thema

Dr. Rigo Peters und Dr. Lars Molter (v.l.) haben für ihre Entwicklung der Fausst-Technologie, mit der Faserverbundstoffe mit Stahl ohne mechansiche Sicherung gefügt werden können, den Otto-von-Guericke-Preis erhalten.
Dr. Rigo Peters und Dr. Lars Molter (v.l.) haben für ihre Entwicklung der Fausst-Technologie, mit der Faserverbundstoffe mit Stahl ohne mechansiche Sicherung gefügt werden können, den Otto-von-Guericke-Preis erhalten.
(Bild: AiF)

Bisher fehlte es an besseren Möglichkeiten, Faserverbundstoffe mit Stahlbauteilen zu verbinden. Sie werden entweder geklebt oder verbolzt. Dabei kosten allein die Berechnung und Testphase der Bauteile so viel Zeit, dass die Konstrukteure oftmals weiterhin auf reine Stahlbauten setzen. Im Schiffbau stellt das ein großes Problem dar, denn in dieser Branche werden alle Stücke einzeln produziert. In der Folge steigen die Kosten enorm.

Faserverbundbauteile und Stahlbauteile mit hybriden Gewirk sicher fügen

Die Lösung für dieses Problem haben jetzt drei Wissenschaftler im Rahmen eines vom AiF-Mitglied Center of Maritime Technologies e.V. (CMT) koordinierten Projekts der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefunden: Dr. Lars Molter und Dr. Rafael Luterbacher-Mus, bis 2018 beide am CMT in Hamburg, entwickelten gemeinsam mit Dr. Rigo Peters von der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpommern GmbH (SLV M-V) die Technologie „Fausst“ (Faserverbund-und- Stahl-Standardverbindung).

Damit ist es erstmals möglich, Faserverbundbauteile und Stahlbauteile mithilfe eines hybriden Gewirks ohne jedwede mechanische Sicherung fest und sicher zusammenzufügen. Die so verbundenen Strukturen genügen auch den größten Anforderungen sowohl im Fahrzeug- und Schiffbau, als auch in der Luft- und Raumfahrt.

Fausst-Technologie einfach in bestehende Prozessketten integrieren

„Unser Ziel war es, eine hybride Verbindungstechnologie für unterschiedliche Anforderungen im Schiffbau zu entwickeln. Das haben wir geschafft“, freut sich Molter. „Vergleiche zwischen dem klebetechnischen Fügen im Schiffbau und der Fausst Technologie zeigen deren hohes Potential: Die Prozesszeit ist bis zu 50 Prozent schneller und selbst Einsätze, die sonst zu komplex und zeitaufwändig sind, lassen sich mittels Fausst realisieren. Zudem ist die neue Technologie einfach in bestehende Prozessketten integrierbar.“

Was kann Fausst? Im Film wird es erklärt:

Molters Kollege Luterbacher-Mus beschreibt den Aufbau des Fausst-Verbinders. „Er besteht aus drei Komponenten: Einem reinem Metallteil, einem Hybridteil und einem Glasteil, die miteinander verwirkt und an ein metallisches Halbzeug angeschweißt sind.“ Damit können Faserverbünde sicher, fest und ganz konventionell an metallische Strukturen geschweißt werden. Peters von der SLV M-V ergänzt: „Wir haben Fausst in umfangreichen Testreihen untersucht. Die erzielten Ergebnisse haben die Anforderungen aus der Industrie über-erfüllt. Dies liegt vor allem daran, dass wir im Vergleich zum Kleben auch klassische Schweißverfahren einsetzen konnten“, erklärt der Forscher.

Am Beispiel eines Deckshauses: Oberdeck einer RoRo-Fähre (Roll-on/Roll-off) zur Aufnahme von Aggregaten der Klimaversorgung des Schiffs wurde die Fausst-Technologie mit der bisherigen Klebverbindung verglichen. Die Abmessung des Deckshauses in Schiffslängsrichtung einschließlich der Knotenbleche beträgt 16,8 m, die Breite beläuft sich auf etwa 14 m. Das Oberdeck, mit dem das Deckhaus klebtechnisch zu verbinden ist, besteht aus Stahl. Die Tabelle verdeutlicht, wie Fausst den gesamten Design- und Produktionsprozess beschleunigt:

Prozessschritt Fausst Klebung
Einmessen 4 Stunden 4 Stunden
Anpassungen 4 Stunden 11 Stunden
Vorbereitung 1 Stunde 22 Stunden
Fügen 2 Stunden 38 Stunden
Wartezeit für Weiterarbeit - <12 Stunden
Gesamtzeit 11 Stunden 75 Stunden

„Fausst stellt genau die Verbindungsmöglichkeit dar, die den Markt trifft und den Anforderungen des Kunden entspricht“, so das Fazit von Jörg Bünker von der Saertex GmbH und Co. KG aus Saerbeck. „Endlich können wir klassische Konstruktionswerkstoffe wie Stahl oder Metalle sicher mit neuen Composite-Werkstoffen verbinden.“ Das Unternehmen war als Industriepartner im projektbegleitenden Ausschuss am Fausst-Projekt beteiligt.

Start-up entwickelt Fausst für industriellen Einsatz weiter

Für Thomas Ketelhohn, Geschäftsführer des CMT, ist Fausst „ein Paradebeispiel für den häufig geforderten Transfer von Forschungsergebnissen aus der Wissenschaft in die Wirtschaft“. Neben einer Patentanmeldung wurde im Juni 2018 die Hyconnect GmbH in Hamburg gegründet, um Fausst für den industriellen Einsatz weiterzuentwickeln. Bisher konnten durch die Transfermaßnahmen fünf Industrieunternehmen gewonnen werden, die Fausst für ihre Anwendungen projektieren lassen.

Für ihre Leistungen wurden die Forscher mit dem Otto von Guericke-Preis der AiF ausgezeichnet. Der Preis wird einmal im Jahr für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der IGF vergeben und ist mit 10.000 Euro dotiert. Die vorwettbewerbliche IGF wird im Innovationsnetzwerk der AiF und ihrer 100 Forschungsvereinigungen organisiert und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit öffentlichen Mitteln gefördert.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 46245692)