Neue dynamische Materialprüfanlage für innovative Leichtbaukonzepte
Im Rahmen des Geräteprogrammes HAW 2019 zur Verbesserung der Geräteausstattung für die Forschung an HAW in Baden-Württemberg wurde eine dynamische Materialprüfanlage für Forschungsvorhaben im Bereich innovativer Leichtbaukonzepte beantragt und genehmigt.
Durch die Etablierung neuer Antriebskonzepte wie E-Mobility oder Wasserstoff kommt dem Thema Leichtbau immer mehr eine Schlüsselrolle zur Einhaltung der CO2-Vorgaben zu. Neben der Einsparung von Energie bei der Bewegung von Automobilen und Flugzeugen, die mit der bisher erreichten Gewichtsreduzierung einhergeht, sind durch die Umsetzung neuartiger Leichtbausysteme zusätzliche Materialeinsparungen möglich, die sich positiv auf die Umwelt und Ressourcenschonung auswirken.
Gegossene Strukturen zeichnen sich dabei als besonders ressourceneffizient aus, da im Druckgießverfahren hergestellte Komponenten einen geringen Nachbearbeitungsgrad aufweisen. Darüber hinaus werden durch topologische Optimierung und bionisches Design konsequent Leichtbaustrategien verfolgt.
Das Gießereilabor GTA und das Institut für Materialforschung untersuchen aktuell im Rahmen der Promotionsarbeiten von Daniel Schwarz und Jochen Schanz unterschiedliche Verfahren zum Fügen von kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) mit Aluminium bzw. Magnesium. Neben der Herstellung von adhäsiv gefügten CFK-Aluminiumproben werden hybride Proben durch das Umgießen von CFK mit Aluminium oder Magnesium im Druckgießverfahren hergestellt.
Die Dauerfestigkeit der hybriden Materialverbindungen können ab sofort mit der neu beschafften dynamischen Materialprüfanlage V2H 25 HCF der Firma DYNA-Mess GmbH analysiert werden. Die Maschine ermöglicht eine weg- und kraftgeregelte Materialprüfung im statischen Betriebsmodus mit bis zu 35 kN und im dynamischen Modus mit bis zu 25 kN. Zusätzlich bietet die voll eingehauste Maschine eine temperaturabhängige Prüffrequenzanpassung (Bereich 1-100 Hz), wodurch temperatursensible Materialien geprüft werden können.
Die Lieferung und Inbetriebnahme der Anlage erfolgte im Januar 2021 im neuen ZIMATE-Forschungsgebäude der Hochschule Aalen. Neben der im Rahmen des SmartPro-Impulsprojekts InDimat hergestellten hybriden Proben, soll die dynamische Materialprüfanlage für die Forschungsthemenfelder Dauerfestigkeit von wärmebehandelten Aluminiumlegierungen, additiv gefertigter Bauteile mit nachgelagertem Laserpolieren zur Rauheits-reduktion und für lasergeschweißte Aluminium-Kupfer-Verbindungen für Batteriekontakte genutzt werden.