Projektbeschreibung
Verbesserung der Schlagfestigkeit von kohlenstofffaserverstärkten thermoplastischen Polymeren
Durch die Nutzung kohlenstofffaserverstärkter Polymere können Leichtbaustrukturen mit einem kleineren CO2-Fußabdruck als bei herkömmlichen Metallkonstruktionen entworfen werden. Sie stellen daher eine hochprofitable Option für die EU-Wirtschaft dar. Ihre Verwendungsmöglichkeiten werden jedoch durch zwei Faktoren eingeschränkt: Kohlenstofffaserverstärkte Verbundwerkstoffe weisen eine geringe Schadens- und Belastungstoleranz sowie einen minimalen Gestaltungsspielraum auf, da es an robusten Konstruktionswerkzeugen mangelt und die bisherigen Fertigungstechnologien nur begrenzt einsetzbar sind. Das EU-finanzierte Projekt BIOTHECT wird diese Probleme durch die Entwicklung innovativer kohlenstofffaserverstärkter thermoplastischer Polymerstrukturen angehen, die bioinspiriert, maßgeschneidert, heilbar sowie mehrfach stoßfest sind. Diese werden sich durch eine lokal verbesserte Schadenstoleranz ohne zusätzliches Gewicht, sowie durch eine geringere Menge an Fertigungsabfall und eine leichtere Struktur auszeichnen. Das Projekt wird den bestehenden Bedürfnissen der Industrie nach Kostensenkung und Nachhaltigkeit Rechnung tragen.
Ziel
Carbon fibre-reinforced polymer composites (CFRPs) constitute a highly profitable market in EU’s economy. Their high stiffness and strength and low density allow engineers to design lightweight structures with a lower carbon footprint than conventional metallic ones. Nonetheless, CFRPs hold two main drawbacks which hinder their exploitation in industry: 1) poor damage and impact tolerance; and 2) limited design space due to the lack of robust design tools and the limited capability of past manufacturing technologies. This 2-year fellowship tackles these drawbacks by developing novel bio-inspired, tailorable and healable multi-impact resistant CFRTP (BIOTHECT) structures. BIOTHECT uses helicoidal layups to minimise fibre breakage during impact and a thermoplastic matrix to enable healing. BIOTHECT structures address current industrial needs for lower maintenance costs, sustainability and weight savings. A novel numerical tool will be developed to understand and design BIOTHECT structures with unique performances. Optimal BIOTHECT structures will be manufactured, tested and analysed through detailed damage analyses to develop the design tool to unprecedented accuracy. The fine-tuned design tool will be translated to industry-friendly packages for direct exploitation. Finally, in the context of the digital industry, the project explores the use of automated manufacturing technologies, 3D printing, to tailor BIOTHECT designs locally in larger conventional structures. This novel design aims at creating macro-components with locally improved damage tolerance without a weight increase, hence leading to lower manufacturing waste and lighter structures. The fellowship will take place at KU Leuven with a 4-month secondment at the Thermoplastic Composites Research Center (NL). Training plan, technical work packages, exploitation, dissemination and communication activities will work together to lead the ER to cover a leading role in his own research group in or out of academia.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- NaturwissenschaftenChemiewissenschaftenPolymerwissenschaft
- Technik und TechnologieWerkstofftechnikVerbundwerkstoffeKohlenstofffaser
- Technik und TechnologieMaschinenbauProduktionstechnikadditive Fertigung
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3000 Leuven
Belgien