Modetechnologie und Textiltechnik

Überblick über notwendige Entwicklungsschritte zur Realisierung gewebter Zellstrukturen für adaptive Verbundwerkstoffe

Cornelia Sennewald, Michael Vorhof, Gerald Hoffmann und Chokri Cherif

Flexible adaptive Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (FVK) mit definierter Steifigkeit und Flexibilität haben in der Vergangenheit immer wieder das Interesse internationaler Forschungsgruppen geweckt. Die Motivation für die Entwicklung solcher Strukturen liegt in der Steigerung der Effizienz, der Gewichtseinsparung, der Erweiterung der bestehenden Grenzen der
Struktur- und Werkzeuggestaltung sowie der Integration von Funktionen. Ein Ansatz, um den Widerspruch zwischen der Umsetzung struktureller Flexibilität einerseits und Steifigkeit andererseits zu vermeiden, sind druckaktuierte zelluläre Strukturen (PACS), die bisher nur theoretisch untersucht wurden. Die Webtechnologie bietet hervorragende Ansätze zur Umsetzung solcher komplexer 3D-Geometrien. Es mangelt jedoch an Methoden zur Ausbildung komplexer 3D-Geometrien wie PACS und zur technischen Umsetzung in Webprozessen. Ziel dieses Beitrags ist die Beschreibung theoretischer und experimenteller Kenntnisse sowie notwendiger Entwicklungsschritte zur Realisierung gewebter PACs. Dabei
werden die theoretischen Möglichkeiten zum technischen Weben von PACS mit notwendigen großen Gradienten in der Wanddicke ermittelt. Es wird eine Methodik zum Weben von zellulären Strukturen aus einzelnen Abschnitten sowie eine Prozesskette zur Geometrieverarbeitung und Musterentwicklung für PACS vorgestellt. Die Implementierung des PACS wird anhand eines Webbeispiels demonstriert.