Stabile Verbindung aus Faserverbund und Stahl

Werkstoffe 08. 12. 2019
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Innovation aus Hamburg holt Otto von Guericke-Preis 2019 der AiF

Ein Viertel aller CO2-Emissionen weltweit entsteht im Transportbereich. Die Verwendung von Konstruktionsteilen aus faserverstärkten Kunststoffen ist eine kluge Lösung für das Emissionsproblem, denn die Mate­rialien bieten sehr gute mechanische Eigenschaften bei geringem Gewicht. Damit hilft der Einsatz der Leichtgewichte im Fahrzeugbau, die CO2-Emissionen im Transportgewerbe zu reduzieren. Ein Problem besteht jedoch in der Verbindung von Faserverbundstoffen mit Stahlbauteilen. In Ermangelung besserer Möglichkeiten werden diese Materialien bis heute entweder verklebt oder verbolzt. Dabei kosten allein die Berechnung und Testphase der Bauteile so viel Zeit, dass die Konstrukteure oftmals weiterhin auf reine Stahlbauten setzen. Im Schiffbau stellt das ein großes Problem dar, denn in dieser Branche werden alle Stücke einzeln produziert. In der Folge steigen die Kosten enorm.

FAUSST verbindet verlässlich

Die Lösung für dieses Problem haben jetzt drei Wissenschaftler im Rahmen eines vom AiF-Mitglied Center of Maritime Technologies e. V. (CMT) koordinierten Projekts der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) gefunden: Dr. Lars Molter und Dr. Rafael Luterbacher-Mus, bis 2018 beide am CMT in Hamburg, entwickelten gemeinsam mit Dr. Rigo Peters von der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt Mecklenburg-Vorpom­mern GmbH (SLV M-V) die Technologie FAUSST (Faserverbund-und-Stahl-Standardverbindung).

Damit ist es erstmals möglich, Faserverbundbauteile und Stahlbauteile mithilfe eines hybriden Gewirks ohne jedwede mechanische Sicherung fest und sicher zusammenzufügen. Die so verbundenen Strukturen genügen auch den größten Anforderungen sowohl im Fahrzeug- und Schiffbau als auch in der Luft- und Raumfahrt.

Für ihre Leistungen wurden die Forscher in Berlin mit dem Otto von Guericke-Preis der AiF ausgezeichnet. Der Preis wird einmal im Jahr für herausragende Leistungen auf dem Gebiet der IGF vergeben und ist mit 10 000 Euro dotiert. Die vorwettbewerbliche IGF wird im Innovationsnetzwerk der AiF und ihrer 100 Forschungsvereinigungen organisiert und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit öffentlichen Mitteln gefördert.

Drei Komponenten für FAUSST

Unser Ziel war es, eine hybride Verbindungstechnologie für unterschiedliche Anforderungen im Schiffbau zu entwickeln. Das haben wir geschafft, freut sich Molter. Vergleiche zwischen dem klebetechnischen ­Fügen im Schiffbau und der FAUSST-Technologie zeigen Molter zufolge deren hohes Potential: Die Prozesszeit sei bis zu 50 Prozent schneller und selbst Einsätze, die sonst zu komplex und zeitaufwändig seien, ließen sich mittels FAUSST realisieren. Zudem sei die neue Technologie einfach in bestehende Prozessketten integrierbar. Molters Kollege Luterbacher-Mus beschreibt den Aufbau des FAUSST-Verbinders: Er besteht aus drei Komponenten: einem reinem Metallteil, einem Hybridteil und einem Glasteil, die miteinander verwirkt und an ein metallisches Halbzeug angeschweißt sind. Damit können Faserverbünde sicher, fest und ganz konventionell an metallische Strukturen geschweißt werden. Peters von der SLV M-V ergänzt: Wir haben FAUSST in umfangreichen Testreihen untersucht. Die erzielten Ergebnisse hätten die Anforderungen aus der Industrie über­erfüllt. Dies liegt Peters zufolge vor allem daran, dass die Wissenschaftler im Vergleich zum Kleben auch klassische Schweißverfahren einsetzen konnten.

FAUSST stellt nach den Worten von Jörg Bünkter von der Saertex GmbH und Co. KG aus Saerbeck genau die Verbindungsmöglichkeit dar, die den Markt trifft und den Anforderungen des Kunden entspricht. Endlich können wir klassische Konstruktionswerkstoffe wie Stahl oder Metalle sicher mit neuen Composite-Werkstoffen verbinden. Das Unternehmen war als Industriepartner im projektbegleitenden Ausschuss an dem ausgezeichneten Projekt beteiligt.

Start-up gegründet - Transfer gelungen

Für Thomas Ketelhohn, Geschäftsführer des CMT, ist FAUSST ein Paradebeispiel für den häufig geforderten Transfer von Forschungsergebnissen aus der Wissenschaft in die Wirtschaft. Neben einer Patentanmeldung wurde im Juni 2018 die Hynonnect GmbH in Hamburg gegründet, um FAUSST für den industriellen Einsatz weiterzuentwickeln. Bisher konnten durch die Transfermaßnahmen fünf Industrieunternehmen gewonnen werden, die FAUSST für Ihre Anwendungen projektieren lassen.(bgs)

Text zum Titelbild: Glückliche Gewinner des Otto von Guericke-Preises 2019: Dr. Rigo Peters und Dr. Lars Molter (v.l.) (Bildquelle: AiF e. V.)

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