ICD-Wissenschaftliche Hilfskraft für Kernloses Filamentwickeln
| Datum | 2020-07-02 |
|---|---|
| Direktor | Christoph Schlopschnat |
| Team | Daniel Nunes Locatelli, Anand Shah |
| Ort | ICD Computational Construction Laboratory |
| Link | Leichtbau BW Innovation Challenge |
Kernloses Filamentwickeln ist ein Fertigungsverfahren, bei dem ein Roboterarm harzgetränkte Fasern um einen Rahmen wickelt, um leichte, leistungsstarke Strukturelemente herzustellen — ohne die Notwendigkeit einer festen Form. Das ICD und das ITKE an der Universität Stuttgart sind Pioniere dieser Technologie und haben immer ambitioniertere Pavillons und Demonstratoren realisiert.
Die Herausforderung
Während der Roboterarm die Fasern in einer Art dreidimensionaler Verflechtung verwebt, wird die Beziehung zwischen diesen Fasern sehr komplex und schwer vorherzusagen. Zu diesem Zeitpunkt gab es kein zuverlässiges Berechnungswerkzeug, um die Interaktion der Fasern während des Wickelprozesses genau zu simulieren. Christoph Schlopschnats Forschung zielte darauf ab, diese Lücke zu schließen.
Meine Rolle
Ich unterstützte Christoph bei seiner Untersuchung von Berechnungsmethoden zur Vorhersage der Kohlefaserinteraktion. Meine Aufgaben umfassten:
- Harzvorbereitung — Mischen und Auftragen des Harzes, das die Kohlefasern verbindet. Dies erforderte aufgrund der Toxizität der Materialien eine vollständige Schutzausrüstung.
- Physische Tests im kleinen Maßstab — Durchführung kontrollierter Wickelexperimente zur Erhebung von Daten über das Faserverhalten.
- Photogrammetrie — Aufnahme der gewickelten Probekörper aus mehreren Blickwinkeln, um digitale Zwillinge für den Vergleich mit den Berechnungsvorhersagen zu erstellen.
Erkenntnisse
Der einprägsamste Aspekt dieser Arbeit war der Umgang mit dem Harz. Das Epoxidharz, das in Kohlefaserverbundwerkstoffen verwendet wird, ist hochgiftig und erfordert Ganzkörper-Schutzanzüge, Handschuhe und eine sorgfältige Vorbereitung des Arbeitsbereichs mit Schutzabdeckungen. Es war eine praktische Einführung in die Realitäten der Arbeit mit fortschrittlichen Verbundwerkstoffen — eine ganz andere Welt als die rechnerische Seite der Forschung. Und ehrlich gesagt war die Toxizität des Materials für mich ein großes Abschreckungsmittel, weshalb ich mich schließlich von dieser Forschungsrichtung abwandte. Aber es war eine wertvolle Erfahrung, die mir ein tieferes Verständnis für die Komplexität der Materialwissenschaft in der architektonischen Fertigung gab.
