Zur Gestaltung von hochbelasteten Leichtbau-Speichersystemen und -Hydraulikzylindern aus Faser-Thermoplast-Verbunden

Eine einheitliche Gestaltung von hochbelasteten Leichtbau-Speichersystemen und –Hydraulikzylindern aus Faser-Thermoplast-Verbunden wird entwickelt. Auf Basis der Anforderungen ab das Bauteil wird die Werkstoffauswahl durchgeführt. Zur experimentellen Kennwertermittlung der ausgewählten FTV wird ein neuer Z/DT-Probekörper entwickelt. Es wurden außergewöhnlich hohe Quer-Bruchdehnungen erprüft. Die Stofftransportvorgänge sowie die Quelldehnung werden anhand Statistischer Versuchsplanungen beschrieben. Zur Fertigung des Zylinderrohrs wird das TER-Verfahren weiterentwickelt. Es wird ein neuer Zuschnitt- und Drapierprozess, die Tailored-Tape-Konfektionierung, entwickelt. Demonstratoren konnten netshape gefertigt werden. Die Auslegung des Zylinderohrs erfolgt unter Berücksichtigung der geringen Quersteifigkeit sowie der hohen Kriechneigung von FTV nach Netztheorie. Der Zylinderrohrverschluss wird nach dem Darmstädter Behälter-Bauweisen-Konzept gestaltet und anhand einer Statistischen Versuchsplanung über Metamodelle beschrieben. Es werden verschiedene Versagensarten herausgearbeitet und deren Gegenmaßnahmen diskutiert. Die Leistungsfähigkeit des Verschlusskonzepts wird anhand von Zugversuchen validiert. Es wird ein Gestaltoptimierer entwickelt, der einen nahezu biegespannungsfreien Boden generiert. Ein neues Konzept zur Dichtung des Bodens mit dem Zylinderohr wird beschrieben. Die Kolbenstange wird gegen Festigkeits- und Stabilitätsversagen ausgelegt. Es wird eine Krafteinleitung entwickelt, die auf die Kräfte der Kolbenstange abgestimmt ist. Der Kolben und der Augenschluss werden mit graphischen Optimierungsmethoden ausgelegt. Mit einem neuen Fertigungs- und einem neuen Fügeverfahren wird eine FKV-Kolbenstange hergestellt. Die Leistungsfähigkeit der einheitlichen Gestaltung wird an den Bauteilen Drucktank, Kolbenspeicher und Hydraulikzylinder erfolgreich demonstriert.