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Jahresbericht 2021

Textiltechnologisch realisierte Verstärkungsstrukturen für FKV-Rohr- und
Knotenelemente

Textil-technologically realized reinforcement structures for composite tube- and
nodal-elements

Q. Bollengier, E. Häntzsche, P. Schegner, C. Sennewald, G. Hoffmann, Ch. Cherif

Abstract werden die Funktion der Medienleitung bzw. der
Formleichtbau mit dem Materialleichtbau verbun-
The development of 3D preforms for fibre compos- den. Für die Herstellung rohrförmiger Preformen
ites required in industry is a research focus of the können unterschiedlichste Technologien zum Ein-
ITM. The latest developments for tubular textile satz kommen. Die in der Industrie etablierte Flecht-
structures are presented here. In the first part, the technik ist durch die diagonale Anordnung der Ver-
development of biaxially reinforced tubular struc- stärkungsfasern vor allem für Anwendungen mit
tures based on a modified flat knitting technique Torsionsbeanspruchungen geeignet. Für Zug-, Druck-
is presented. Through technological-constructive und Biegebelastungen werden vor allem Schlauch-
extensions of the knitting technology, the produc- preformen mit einer Faserverstärkung in Längs- und
tion of biaxially reinforced tubular structures with Umfangsrichtung in anforderungsgerechter Geome-
tube diameters varying over the length is now pos- trie benötigt. Insbesondere für Rohre mit über der
sible. In particular, a completely new solution for Länge unterschiedlichem Durchmesser fehlen effizi-
the transfer of half-loops on one machine bed was ente Lösungen zur Fertigung in einem Stück. Am ITM
developed, implemented and tested. In the second wurden auf Basis der Stricktechnik entsprechende
part, the technology for weaving tubular nodal pre- innovative Lösungen entwickelt.
forms is presented. The main focus of the ongoing
research is the development of the process chain Eine weitere Herausforderung besteht in der Ferti-
from the CAD design to the consolidated tubular gung der die Rohre verbindenden Rohrknoten. Die-
nodal as well as the development of load-appro- se werden meist noch aus Metall ausgeführt, ent-
priate nodal geometries. These product-preparato- sprechen nicht dem Leichtbau und die Kopplung zu
ry research results expand the technological know- Faserverbundprofilen ist aufgrund der sehr unter-
how and form the basis for the transfer to industry. schiedlichen Werkstoffeigenschaften strukturme-
chanisch ungünstig. Die Fertigung in Faserverbund-
Einleitung bauweise ist nur im aufwendigen sequentiellen
Preforming mit Zuschnitt- und Fügeprozessen sowie
Konstruktionen aus Rohren werden in fast allen Zuschnittverlusten möglich. Die am ITM entwickelte
Industriebereichen, wie Maschinen-, Anlagen-, Fahr- Technologie ermöglicht die Fertigung entsprechen-
zeug- und Schiffsbau, sowie der Luftfahrt und Archi- der Preformen im Stück auf konventionellen Jac-
tektur, für Medienleitungen und Rahmentragwerke quard-Webmaschinen.
eingesetzt. Mit Faserverbundrohrkonstruktionen

Abb. 1: Modifizierte Flachstrickmaschine Steiger ARIES.3 mit Schussfadenovalzuführung (li.) zur Fertigung von ge-
strickten 3D-Schlauchpreformen mit umlaufender Schussfadenverstärkung (re.) / Modified flat knitting machine Steiger
ARIES.3 with oval warp yarn guide (left) for the weft-knitting of 3D tubular preforms with continuous weft reinforcement
(right)

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