FB2-Kolloquium am 29.01.2020 um 15:45 Uhr in WH C 126

Entwicklung stahlfreier Vollfertigteildeckenplatten mit zweiachsiger Tragwirkung und einem mehrschichtigen Aufbau aus Carbon-Verbund-Beton

Seit etwa 20 Jahren wird in Deutschland intensiv zur Verwendbarkeit von Textilbeton im Bauwesen geforscht. Federführend hier sind die Sonderforschungsbereiche in Dresden und Aachen, sowie das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Geförderte C3-Projekt.

Die Verwendung von Materialien, die ursprünglich im Sportbereich (Segelyachten, Formel 1, Radsport etc.) oder in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt wurden, soll zu filigranen und wirtschaftlichen Konstruktion im Bausektor führen. Zusammen mit einem Fertigteilwerk, das auf die Herstellung mittel- und großformatiger Hohldecken spezialisiert ist, werden im Rahmen eines Forschungsprojektes, Möglichkeiten zur Entwicklung konkurrenzfähiger Bauprodukte im Hochbaubereich untersucht, in denen die herkömmliche Stahlbewehrung durch Carbonfasern ersetzt wird.

Es werden erste Versuchsergebnisse vorgestellt, wobei auch auf die Problematiken bei der numerischen Simulation von Carbonbetonmaterialien eingegangen wird.

Kontinuumsthermodynamik und Materialtheorie

In meinem Forschungssemester habe ich ein Buch mit dem Titel 'Continuum Thermodynamics and Constitutive Theory' geschrieben, das 2020 im Springer-Verlag erscheinen soll. Gegenstand sind Aussagen über Materialeigenschaften verschiedenartiger Stoffe, die aus dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik folgen. Das Buch gibt einen Überblick über die verschiedenen "Schulen" der thermodynamischen Materialtheorie und vergleicht die Voraussetzungen, Möglichkeiten, Vorteile und Grenzen der verschiedenen Herangehensweisen. Das Buch beinhaltet eine Einführung in die Kontinuumsmechanik und Kontinuumsthermodynamik. Die klassische Irreversible Thermodynamik, die Erweiterung durch innere Variable, Rationale Thermodynamik und Erweiterte Thermodynamik werden eingeführt und anhand zahlreicher Beispiele diskutiert. Interessante Anwendungen sind Thermoelemente, Flüssigkristalle, Kolloidsuspensionen, Materialien mit Nachwirkung oder Ausbreitung von Schockwellen. Das Buch umfasst sowohl Grundlagen als auch moderne Forschungsergebnisse. In meinem Vortrag möchte ich einen Einblick in einige Themen dieses Buches geben.

Toleranzmanagement an mechatronischen Komponenten (TolMan)

IFAW-Verbundprojekt mit der Beuth-Hochschule Berlin

Die Qualität und damit u.a. die Sicherstellung der Funktion und die Fertigungsfähigkeit von Produkten erfolgt maßgebend durch die Festlegung und Umsetzung von geometrischen Toleranzen der Einzelteile und Baugruppen des Produktes. Als wichtiges Entwicklungswerkzeug zählt hierzu die Toleranzanalyse im Produktentstehungsprozess mit der Rückführung der fertigungsbedingten Bauteilabweichung in das Toleranzmodell bzw. Toleranzdesign aus der Qualitätssicherung. Durch die Integration von modernen Entwicklungswerkzeugen in der CAE Prozesskette soll mit neuen Vorgehensweisen und Modellansätzen das Toleranzmanagement optimiert werden. Als neu zu erstellendes Werkzeug soll das sonst übliche Worst-Case oder statistische Toleranzmodell mit real ermittelten Verteilungsfunktionen der Bauteile auf Basis gemessener Bauteilverformungen ergänzt werden.  Von besonderer Bedeutung ist dabei die Bestimmung funktionsrelevanter Formelemente und deren Verformungen im Einbauzustand unter Berücksichtigung geeigneter Bezugselemente. Mit den daraus generierten Modellen kann anschließend das Funktionsverhalten optimiert werden. Mit einer dokumentierten Optimierungsstrategie als Vorgehensweise in der Produktentwicklung kann dann besonders für mechatronische Systeme ein fertigungs- und kostenoptimiertes Toleranzdesign erarbeitet werden. Damit kann  z. B. die Miniaturisierung von Produkten und die Kosteneffizienz vorangetrieben  werden. Abschließend sollen die Erkenntnisse in eine allgemeingültige Tolerierungsmethode in Form einer Richtlinie beschrieben werden.