Das Projekt "Zwanzig20 - Carbon Concrete Composite C³: V 4.13 - Carbon-Concrete-Heating-Tool CCHT, Teilprojekt 4: Entwicklung einer temperaturbeständigen Matrix auf Basis von Braunkohlen-flugasche als Bindemittel" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: EurA-Innovation GmbH.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für unter zyklischer Hochtemperatur beanspruchte Carbonbetonwerkzeuge^Teilprojekt 4: Entwicklung einer temperaturbeständigen Matrix auf Basis von Braunkohlen-flugasche als Bindemittel^Zwanzig20 - Carbon Concrete Composite C³: V 4.13 - Carbon-Concrete-Heating-Tool CCHT^Teilprojekt 2: Carbon Concrete High-Temperatur Forming Tool, Teilprojekt 1: Entwicklung von Lösungsvarianten, Fertigung von Prüfkörpern und eines 3D-Demonstrators" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Qpoint Composite GmbH.Ziel ist der Nachweis, ob Carbonbeton als neue Materialkomponente geeignet ist, ein elektrisch beheizbares Formwerkzeug kostengünstig zu fertigen und unter den Betriebslasten zu betreiben. Hierzu soll in diesem Teilvorhaben des Projektes die Herstellung von Prüfkörpern und eines 3D-Demonstrators in Form eines beheizbaren Formwerkzeuges im Vordergrund stehen. Basis hierfür sind die Erfahrungen von Qpoint Composite in der Entwicklung und Fertigung von elektrisch erwärmbaren Fertigungsmitteln. Hierbei werden herkömmlich eigens designte und gefertigte textile Heizstrukturen in Faserverbundstrukturen integriert. So können beispielsweise elektrisch erwärmbare Formschalen hergestellt werden, die in kompletten Anlagen für die Fertigung von Faserverbundbauteilen eingesetzt werden. Durch den Einsatz von Kunststoffen und textilen Verstärkungsstrukturen ist eine maximale Temperaturbelastung dieser elektrisch erwärmbaren Formschalen bis ca. T = 180 °C möglich. Höhere Temperaturen beschädigen oder zerstören die eingesetzten Materialien. Dies zeigt sich in Form von Verformung, Rissbildung und Oberflächenschäden, die irreparabel sind. Der Einsatz eines anderen geeigneten Formmaterials zur Fertigung der elektrisch beheizbaren Formschalen, würde die Einsatzmöglichkeiten und auch die Lebensdauer der Formschalen bei Temperaturen bis ca. T = 180 °C signifikant verlängern. Die geplanten Untersuchungen sollen zeigen, ob Carbonbeton von seinen Eigenschaften als Formmaterial für elektrisch erwärmbare Formschalen geeignet ist. Hierbei sind Untersuchungen im Bereich der Verarbeitung und Herstellbarkeit von dünnen Formschalen durchzuführen. Ein Schwerpunkt der Arbeiten bei Qpoint Composite wird der Nachweis der elektrischen Funktion in Bezug auf die elektrische Betriebssicherheit sein. Weitere Schwerpunkte sind die Fertigung von horizontalen und vertikalen Flächen gekoppelt mit der Integration von textilen Heizstrukturen und Textilbewehrungen.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für unter zyklischer Hochtemperatur beanspruchte Carbonbetonwerkzeuge^Teilprojekt 4: Entwicklung einer temperaturbeständigen Matrix auf Basis von Braunkohlen-flugasche als Bindemittel^Zwanzig20 - Carbon Concrete Composite C³: V 4.13 - Carbon-Concrete-Heating-Tool CCHT, Teilprojekt 2: Carbon Concrete High-Temperatur Forming Tool" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Institut für Betonbau.Das Vorhaben V 4-13-II verfolgt das Ziel, das Potenzial von C3-Carbonbeton über den reinen Einsatz als (Fertig-) Bauteil hinaus auszuloten. Durch die Erforschung und Entwicklung eines hochleistungsfähigen Betons und den späteren Einsatz als temperaturbeständiges und heizbares Formgebungswerkzeug kann der intelligente und leistungsfähige Verbundwerkstoff sein Anwendungsspektrum auch auf den Formen- und Maschinenbau ausweiten und somit weniger beständige Werkstoffe opportun ersetzen. Im Fokus des Vorhabens steht die Herstellung einer beheizbaren Preform als Umformwerkzeug mit den Teilzielen der Entwicklung einer temperaturbeständigen Carbonbetonmörtelmatrix und den notwendigen Untersuchungen zur Formstabilität, der Integration einer heizbaren Carbonfaserstruktur in die Mörtelmatrix und der Herstellung eines Prototyps zur Anwendung im Produktionsalltag. Carbonbeton als neuer Verbundwerkstoff verspricht im Vergleich zu Metall oder Epoxidharz höhere Standzeiten der Formwerkzeuge und eröffnet ein enormes Einsparpotenzial im Bereich der organischen Bindemittel. Es wird ein Carbonbeton entwickelt, der bei Temperaturen von 200° bzw. bis zu 400 °C auch bei zyklischer Beanspruchung eine hohe Dauerhaftigkeit gewährleistet.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Entwicklung einer temperaturbeständigen Matrix auf Basis von Braunkohlen-flugasche als Bindemittel^Zwanzig20 - Carbon Concrete Composite C³: V 4.13 - Carbon-Concrete-Heating-Tool CCHT, Teilprojekt 3: Entwicklung eines Bemessungskonzeptes für unter zyklischer Hochtemperatur beanspruchte Carbonbetonwerkzeuge" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Implenia Construction GmbH.Dieses Vorhaben behandelt die zyklische Hochtemperaturbeanspruchung von Formwerkzeugen aus Carbonbeton.
Hierbei erfolgt die Zusammenstellung und Ermittlung thermomechanischer Eigenschaften, welche für den Wärmetransport sowie für das Verformungsverhalten der betrachteten Bauteile relevant sind. Ein wesentliches Ziel besteht in der Identifikation und Quantifizierung relevanter Schädigungsprozesse infolge der genannten Beanspruchung. Mit Hilfe numerischer Methoden (Finite-Elemente-Analysen) werden die maßgebenden Einflussfaktoren für die Beanspruchung der Formwerkzeuge bestimmt und hinsichtlich deren Wirkungspotentiale bewertet. Anhand der gewonnen Erkenntnisse aus experimentellen und nummerischen Untersuchungen erfolgt weiterhin die Erarbeitung eines Konzeptes für die Bemessung derartiger Anwendungen. Dieses Konzept wird im Rahmen von Untersuchungen an Demonstratoren überprüft. Zu Beginn erfolgt eine Zusammenstellung und Bewertung des thermomechanischen Verhaltens von C3-Beton und der Modellierung von Schädigungsprozessen. Es schließt sich die Weiterentwicklung der Feinbetonmatrix an. Parallel dazu beginnt eine Parameterstudie zur Temperatur- und Spannungsverteilung in den untersuchten Formwerkzeugen. Die Ergebnisse hieraus ermöglichen eine Optimierung und Bemessung der Formwerkzeuge.
Für die Bemessung wird ein Konzept erstellt, welches anschließend für die Dimensionierung von Demonstratoren verwendet wird. Die genannten Demonstratoren werden von Projektpartnern experimentell untersucht und die Ergebnisse anschließend mit der Vorbemessung verglichen. Abschließend erfolgt eine Zusammenfassung und Bewertung der experimentellen und numerischen Ergebnisse.
Das Projekt "Teilprojekt: Demonstratorentwicklung und Herstellung HEST-Schäumwerkzeugsystem^KMU-innovativ: Entwicklung eines hocheffizienten Schäumwerkzeugsystems HighEfficientshapingTool (HEST)^Teilprojekt: Definition und Qualifikation des Werkzeugsystems, Projektkoordination, Teilprojekt: Formwerkzeugentwicklung auf Basis zellularer Metalle" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung, Institutsteil Dresden.Beim Projektpartner Ruch Novaplast werden Partikelschaumstoffe aus expandiertem Polystyrol (EPS) bzw. Polypropylen (EPP) durch Aufschäumen eines Granulates in entsprechenden Aluminium-Formwerkzeugen hergestellt. Dabei müssen sowohl das Granulat als auch das aus massivem Aluminium gefertigte Formwerkzeug bei jedem Zyklus erwärmt und wieder abgekühlt werden. Derzeit gehen dabei nahezu 90 Prozent der zugeführten Energie verloren. Das Ziel des Teilvorhabens besteht darin, die energetische Effizienz des Fertigungsprozesses signifikant zu verbessern. Dies soll einerseits durch den Einsatz offenzelliger metallischer Werkstoffe zur Senkung der thermischen Masse der Formwerkzeuge erreicht werden. Zusätzlich ist eine grundlegende energetische Optimierung der Formwerkzeug-Temperierung sowie der Prozessperipherie geplant. Offenzellige Metalle (Metallschäume) kombinieren exzellente mechanische Eigenschaften mit geringer Masse und guter Durchströmbarkeit. Damit wird die Wärmekapazität der Formwerkzeuge signifikant gesenkt, deren Formstabilität zur Sicherung der Maßhaltigkeit der Schaumstoffe erhalten und eine homogen verteilte Zuführung des zum Aufschäumen benötigten Wasserdampfes gewährleistet. Die flächige Verteilung der Wasserdampfzufuhr verbessert außerdem die Strukturqualität der Schaumteiloberfläche. Neben der Homogenisierung der Werkzeugtemperierung sollen auch die peripheren Systeme energetisch optimiert werden (Minimierung der Wärmezufuhr, Wärmespeicherung und Wärmerückgewinnung).