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Fakultät Maschinenbau
Charakterisierung laserstrahlgeschnittener kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe unter Ermüdungsbeanspruchung

Laser-CFRP: Charakterisierung laserstrahlgeschnittener kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe unter Zug-Druck- und Biege-Ermüdungsbeanspruchung zur simulationsgestützten Lebensdauerprognose



Faserverstärkte Kunststoffe eignen sich aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeiten, flexiblen Komponentenwahl und Lagenanordnung für Leichtbaustrukturen mit lokal belastungsangepassten Eigenschaften. Neben der Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen ist der Zuschnitt ein wichtiger Prozessschritt, der die mechanischen Eigenschaften des Bauteils beeinflusst. Neben konventionellen Schneidverfahren (Fräsen, Sägen) ist das Wasserstrahlschneiden etabliert. Dieses unterliegt im Gegensatz zum Laserstrahlschneiden, einem Werkzeugverschleiß, lässt sich unzureichend an komplex geformten Geometrien umsetzen und ist in der Geschwindigkeit limitiert. Sämtliche Schneidverfahren verursachen Schädigungen im Bereich der Schnittkante (Randbereich), deren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften bekannt sein muss. Insbesondere bei der Ermüdung ist der Schnitteinfluss (Laminatrandeffekt, Faser-Matrix-Haftung) von Bedeutung. Unter Berücksichtigung der bereits aus der ersten Förder-Periode gewonnenen Erkenntnisse und der durch den Laserstrahlschnitt bedingten, verstärkten Schädigungsentwicklung ausgehend vom Randbereich, wird in Förder-Periode 2 eine simulationsgestützte Lebensdauerprognose abgebildet. Dabei werden Belastungsszenarien mit maximaler Belastung im Randbereich (Zug-, Druck- und Biegeermüdung) betrachtet. 

Projektlaufzeit: 2026 bis 2028