TU Dresden: Exzellenz-Universität - Standort ...
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
TU Dresden: Exzellenz-Universität
Institut für Naturstofftechnik (INT)
(Institute of Natural Materials Technology)
Holztechnik und
Lebensmitteltechnik Agrarsystemtechnik
Faserwerkstofftechnik
(Harald Rohm) (Thomas Herlitzius)
(André Wagenführ)
Verarbeitungsmaschine
Papiertechnik Bioverfahrenstechnik
n/ Verarbeitungstechnik
(Frank Miletzky, PTS) (Thomas Walther)
(Jens-Peter Majschak)
Papiertechnische Technologie produktiver
Fraunhofer IVV-DD
Stiftung Biofilme
(Jens-Peter Majschak)
(Frank Miletzky) (Katja Bühler)
Helmholtzzentrum für
Umweltforschung
(Katja Bühler)
TU Dresden, 13.12.2017
Fakultät Maschinenwesen Institut für Naturstofftechnik Biocomposite in der Naturstofftechnik Prof. Dr.-Ing. André Wagenführ Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik Dresden, 04.12.2017
Gliederung Bioverbundwerkstoffe • WPC / NFK • Projekte Materialkombinationen mit Holz • Materialeigenschaften • Projekte Additive Verfahren • Übersicht • FDM TU Dresden, 13.12.2017
Bioverbundwerkstoffe
Definition Bioverbundwerkstoffe: mindestens eine der beiden
Hauptkomponenten (Matrix und Faser) muss biobasiert, d.h. auf Basis
von Biomasse hergestellt sein. Sind Matrix und Faser biobasiert, spricht
man von Biocompositen.
Die beiden wichtigsten Gruppen sind
• Naturfaserverstärkte Kunststoffe (NFK)
• Holz-Polymer-Werkstoffe (international Wood-Plastic-Composites
(WPC))
Die Hauptverarbeitungsverfahren für NFK und WPC sind Formpressen,
Extrusion und Spritzguß.
TU Dresden, 13.12.2017
Bioverbundwerkstoffe
Verfahren
FP: Formpressen
Ex: Extrusion
SG: Spritzguß
TU Dresden, 13.12.2017
(FNR 2014)
Bioverbundwerkstoffe
Fasern
Bioverbundwerkstoffe im Überblick (FNR 2015)
TU Dresden, 13.12.2017
Bioverbundwerkstoffe
Marktsituation
(FNR 2014)
TU Dresden, 13.12.2017
Bioverbundwerkstoffe 2.2 Marktsituation Produktion EU TU Dresden, 13.12.2017
Projekte
Paper-Polymer-Composite (PPC):
30 % Reststoffe aus Papierherstellung und
70 % Polymermatrix (CP / PP)
TU Dresden, 13.12.2017Projekte
MERGE: Holz als unidirektionale Naturfaserverstärkung
Kontinuierlicher Prozess zur Verarbeitung von Furnier oder Flachs mit
thermoplastischer Folie zu Prepregs.
Veneer-, Fiber- and Double belt press Cutting
Thermoplastroll
Halbzeug Bauteil
11
TU Dresden, 13.12.2017Projekte Thermoplastische Furnier-Prepregs Thermoplast/ Biopolymer Furnier TU Dresden, 13.12.2017
Projekte
Demonstratoren / Produkte
(Bild: UPM)
TU Dresden, 13.12.2017Projekte
Entwicklung funktionalisierter Sichtblenden
unter Verwendung von Echtholzfurnieren
• Integration von Touch-Sensoren in furnierte
Oberflächen
• Möglichkeit der Schaltfunktion im Bauteil
• Kunststoff als ebenes oder geformtes
Trägermaterial
• Anwendungen für Möbeloberflächen oder im
Automobil-Interieur
TU Dresden, 13.12.2017
Folie 14Materialkombinationen mit Holz
Werkstoffauswahlprozess:
4 Phasen:
Materialanforderungen, Materialvorauswahl, Feinauswahl und
Werkstoffentscheidung
Konstruktionsaufgabe
↓
Anforderungsprofil
größtmögliche Deckungsgleichheit!
Eigenschaftsprofil
↑
Werkstoff
TU Dresden, 13.12.2017Materialkombinationen mit Holz Eigenschaftsprofil Holz Gewicht Dichte Festigkeit z.B. Zugfestigkeit Zähigkeit z.B. Bruchdehnung Elastizität z.B. E-Modul, spezifisch Verschleißfestigkeit z.B. Härte Dämpfungsverhalten z.B. Schwingungsdämpfung Verhalten gg. Feuchte z.B. Quellen/Schwinden Verhalten gg. Wärme z.B. Wärmeleitfähigkeit Verhalten gg. Feuer z.B. Entflammbarkeit Verhalten gg. biol. Schädlingen z.B. natürl. Dauerhaftigkeit Fertigungseigenschaften z.B. Zerspanbarkeit Wirtschaftlichkeit z.B. Materialkosten Verfügbarkeit z.B. nachwachsend ______________________________________________________ TU Dresden, 13.12.2017 (Holz im Vergleich zu Metallen/Kunststoffen: grün=positiv, rot=negativ)
Materialkombinationen mit Holz
Materialvorauswahl → Beispiel Leichtbau
(Nach Ashby 2005)
TU Dresden, 13.12.2017Materialkombinationen mit Holz
Wertung biegebeanspruchter Leichtbauwerkstoffe
E
[GPa]
TU Dresden, 13.12.2017 (Quelle: Pursche, TU Dresden 2003)Projekte
Stehleiter: Fichtenholz und Kohlenstofffaser-Kunststoff-
Verbund (Ingenieurholzbau Pikart, Zwickau)
Höhere Steifigkeit bei geringerem Gewicht
Höhere Zuverlässigkeit
Ansprechende Optik
TU Dresden, 13.12.2017Projekte
Intelligenter Werkstoffverbund aus
Holzkleinquerschnitten und Faser-Kunststoff-
Verbunden
iWerkstoffverbund aus Fichte, Kohlenstoff- oder
Basaltfaser und Epoxidharz
Verfahrensprinzip
Entwicklung einer Technologie zur Herstellung
der Werkstoffverbunde mithilfe der
Vakuuminfusion
Entwicklung des Werkstoffverbunds hinsichtlich
differenzierter statischer und dynamischer
Beanspruchungen (Simulation)
Anwendung als Bauteil in Stabwerken z. B. für
Windkraftanlagen
Anwendung: z.B. Windkraftanlagen
TU Dresden, 13.12.2017Projekte Demonstrator: Hals aus Bergahorn und Kohlenstofffaser- Kunststoff-Verbund in einer Elektro-Bassgitarre (Sandberg Guitars, Braunschweig) TU Dresden, 13.12.2017
Additive Fertigungsverfahren
Abb. nach VDI 3405
TU Dresden, 13.12.2017Additive Fertigungsverfahren
Abb. nach VDI 3405
TU Dresden, 13.12.2017Fused-Deposition-Modeling (FDM) Möglichkeiten des Einsatzes: Schnelle und bedarfsgerechte Fertigung von Ersatzteilen Spezialhalterungen und Vorrichtungen Eckverbindungen Anwendungsbeispiele: TU Dresden, 13.12.2017
Fused-Deposition-Modeling (FDM)
Anwendungsbeispiele:
• Belastungsgerechtes Zahnrad als Ersatzteil oder als
Gestaltungselement
TU Dresden, 13.12.2017Fused-Deposition-Modeling (FDM)
Anwendungsbeispiele:
Fertigung von Schleifblöcken mit
Sondergeometrie (links)
Herstellung von Eckverbindungen
als Gestaltungsmöglichkeit
TU Dresden, 13.12.2017Fakultät Maschinenwesen Professur für Holztechnik und Faserwerkstofftechnik Vielen Dank für die Aufmerksamkeit ! Kontakt: www.tu-dresden.de/hft andre.wagenfuehr@tu-dresden.de carolin.siegel@tu-dresden.de mario.zauer@tu-dresden.de alexander.roewe@tu-dresden.de
18. Holztechnologisches
Kolloquium
TU Dresden, 13.12.2017Sie können auch lesen
