Hohl-Kugel-Komposit

Kurzbeschreibung des Projektes:

Leichte Materialien, die in ihren Eigenschaften natürlichen Vorbildern gleichen, gewinnen zur Zeit in vielen industriellen Anwendungen zunehmend an Bedeutung. Aufgrund ihrer Porenstruktur haben sie ein niedriges Gewicht und besitzen eine sehr hohe spezifische Festigkeit. Dieses Prinzip nutzend, können silikatische, mineralische und metallische Hohlkugeln definiert und zu berechenbaren Hohlkugel-Körperformen zu sogenannten “Hohl-Kugel-Kompositen“ als Leichtbauwerkstoff aufgebaut werden.
Der Leichtbau ist bekanntlich die Schlüsselbauweise zur Verminderung von Massen- und Trägheitskräften in Maschinen, Anlagen, Handlingstechniken und Geräten. Der Trend im Bereich Maschinendynamik ist geprägt von der Forderung nach hohen Geschwindigkeiten und Beschleunigungen. Der Einsatz von statisch, dynamischen und thermisch steifen Leichtbaukonstruktionselementen stellt dabei eine wichtige Rolle zur Reduzierung der schnell zu bewegenden Massen dar.
Das Ziel der Forschungsarbeiten besteht in der Erarbeitung eines Werkstoff-Einsatz-Kataloges für den Konstrukteur und für die Anwendung des Werkstoffes “Hohl-Kugel-Komposit“ hinsichtlich seiner Eigenschaften bei unterschiedlichen Ausgangsmaterialien und im Verbund mit anderen Werkstoffen und Additiven für diese Leichtbau-Konstruktion unterschiedlicher Konfiguration und Einzelfall-Beanspruchung.
Die werkstoffkundlichen Untersuchungen beziehen sich auf die Ermittlung der Werkstoffkennwerte unterschiedlicher Strukturvariablen und die Erarbeitung von Konstruktionsrichtlinien für den Einsatz in Maschinenbauerzeugnissen. Die Optimierung dieser Werkstoff-Strukturvariablen soll zunächst in Form der konstruktiven Entwicklung und Herstellung von schnellen Bewegungselementen an ausgewählten Prototypen von Laserschneidmaschinen und Drehmaschinen getestet werden.
Basierend auf die ersten Grundlagen-Forschungsergebnisse, die mittels silikatischen und keramischen Hohl-Kugel-Materialien am IFQ erzielt wurden, gilt es aufzubauen und entsprechende Weiterentwicklungen zu tätigen, um zu anwendungsreifen Lösungen zu kommen und diesen Werkstoff als Konstruktionswerkstoff einem größeren Anwendungsbereich im Maschinenbau zuzuführen.

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Siegfried Klaeger