Ziel des Fördervorhabens

Das Ziel des Projekts war der Aufbau einer engen Kooperation zwischen den Partnern auf dem Gebiet der Strukturanalyse von Faserkunststoffverbunden (FKV). Das Institut PKT forscht im Bereich der Strukturanalyse von FKV, die in der Flugzeugkabine eingesetzt werden. Die NUS untersucht den Einsatz von FKV im Bereich der Erdölförderung aus der Tiefsee. Für beide Forschungshemen besteht das Ziel der Kooperation, aussagefähige numerische Modelle für die Vorhersage von Bauteilversagen unter mehrdimensionalen Lasten zu entwickeln. Auf diese Weise können die Betriebsbedingungen realistischer modelliert und somit die Vorhersagegenauigkeit vergrößert werden. Zur Validierung sind dazu aufwändige mehrachsige Tests notwendig, die mit der multiaxialen Hexapod-Prüfanlage an der TUHH möglich sind.

Einsatz der Ergebnisse

Die Strukturanalyse von FKV wird bei der Entwicklung von Interieur für die Flugzeugkabine verwendet. Hamburg ist weltweit ein Zentrum für die Entwicklung der Flugzeugkabine, und das Institut PKT arbeitet seit vielen Jahren mit Unternehmen aus dieser Branche zusammen. Im Hinblick auf die Erdölförderung aus der Tiefsee hat der Trend zum Abbau immer tiefer liegender Ölvorkommen zu einem Bedarf von neuartigen leichteren Steigrohren geführt, die nun ebenfalls aus FKV konstruiert werden sollen. Der Einsatz von Vorhersagemodellen, die mehrdimensionale Belastungen berücksichtigen, führt in beiden Fällen zur Reduktion von Entwicklungskosten und ermöglicht weitere Gewichtseinsparungen.

Mehrwert der internationalen Zusammenarbeit

Durch Zusammenarbeit der Partner kann die Erfahrung der TUHH bei mehrachsigen Belastungstests mit der Expertise der NUS im Bereich des Fehler- und Schadensverhaltens von FKV für die gemeinsame Forschung des Versagensverhaltens von FKV genutzt werden. Insbesondere der einmalige Hexapod-Prüfstand an der TUHH ermöglicht die Analyse von großen Strukturen unter mehrachsigen Lasten zur Abbildung möglichst realitätsnaher Belastungen.

Besondere Ergebnisse und Erfolge der Maßnahme

Die Durchführung von mehrachsigen Belastungen an Steigrohren aus FKV ist einmalig und stellt eine erhebliche Erweiterung des Stands der Wissenschaft dar. Die Ergebnisse wurden der Wissenschaftswelt in gemeinsamen Vorträgen vorgestellt und sind in einem Journalartikel veröffentlicht worden. Sie können der Fachwelt als Leitfaden für kommende Versuche dienen. Darüber hinaus konnten Versagensmodelle in die virtuellen Testmodelle der Verbindungselemente von Sandwichstrukturen implementiert werden. Dies hat den Weg für eine zukünftige Erschließung im industriellen Kontext geebnet. Auf diesem Gebiet wird 2017 zusätzlich eine Dissertation entstehen. Über das Projekt hinaus konnte eine Vielzahl von Studierenden am studentischen Austausch mit der NUS teilnehmen.

Multiaxiale Hexapod-Prüfanlage an der TU Hamburg-Harburg © Jan Oltmann