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Verbundwerkstoff-Strukturen bauen bei Kollisionen Kräfte ab

Das Interesse vieler Industriezweige an Verbundwerkstoffen hat seinen guten Grund: Diese Werkstoffe mit ihrer hohen Belastbarkeit und ihren fast unbegrenzten Formgebungsmöglichkeiten bieten enorme Vorteile, denn sie sind leicht und lassen sich billiger produzieren. Nur mit ihrer Schlagfestigkeit ist es nicht weit her, denn Verbundwerkstoffe sind von Natur aus spröde. Doch ein neues Konstruktionsmerkmal für die Formgebung von Verbundwerkstoffen verspricht jetzt eine Kombination aus den besten Eigenschaften dieser Materialien mit einer höheren Schlagfestigkeit.

Industrielle Technologien

Ein Konsortium aus Bahntechnik-Unternehmen und Forschungsinstitutionen startete ein Forschungsprojekt zur Untersuchung der Schlagfestigkeitseigenschaften von Verbundwerkstoffen, um so die Sicherheit für Bahnreisende zu erhöhen. Da Verbundwerkstoffe nicht die hohe Schlagfestigkeit oder Crashbeständigkeit von Stahl besitzen, aber in anderer Hinsicht exzellente Materialeigenschaften bieten, führte das Konsortium Arbeiten zur Erforschung einer Formgebung von Verbundwerkstoffen durch, mit der sich die geforderten Standards für die Schlagfestigkeit erreichen lassen. Das Ergebnis war eine Sandwichstruktur aus zwei gewellten, faserverstärkten Kunststoffschichten mit einer dazwischen liegenden Schicht aus Schaumstoff-Wabenkörpern. Die Grundüberlegung für die Wellkunststoffschichten lautete, für den Fall einer Kollision bei einer zuvor festgelegten Belastung einen Materialbruch zuzulassen, der sich entlang der Struktur fortsetzt und auf diese Weise hohe Aufprallenergien absorbieren kann. Ein Teilproblem bei Zugkollisionen liegt in den massiven Kräften, die sich auf Grund der für bewegte Körper geltenden physikalischen Gesetze aufbauen. Durch die Verwendung von Verbundwerkstoffen lassen sich außerdem bedeutende Einsparungen beim Fahrzeuggewicht erzielen. Der Einsatz von Verbundwerkstoffen und ihre einfache Formbarkeit versprechen überdies eine beträchtliche Senkung der Produktionskosten. Abschließend sei noch angemerkt, dass die Forschungsarbeit auch ein Konstruktions-Tool für strukturelle Konzepte hervorgebracht hat, das dem Anwender die Möglichkeit zur Beurteilung der im Betrieb vorhandenen Eigenschaften der verwendeten Werkstoffe bietet, so z.B. ihrer Festigkeit, Beständigkeit und Unfallsicherheit.

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