Entwicklung einer Auslegungsmethode für Federn aus faserverstärkten Kunststoffen und Anwendung am Beispiel der Evolutfeder:
In unserer heutigen Gesellschaft spielen Mobilität, Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit entscheidende Rollen. Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) bieten sowohl was Leichtbau als auch werkstoffliche Vorzüge angeht, erhebliches Potential im Sinne dieser Aspekte - insbesondere für, aber nicht beschrän...
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
Universitätsverlag Ilmenau
2025
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| Schriftenreihe: | Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK)
45 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Abstract |
| Zusammenfassung: | In unserer heutigen Gesellschaft spielen Mobilität, Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit entscheidende Rollen. Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) bieten sowohl was Leichtbau als auch werkstoffliche Vorzüge angeht, erhebliches Potential im Sinne dieser Aspekte - insbesondere für, aber nicht beschränkt auf, einen Einsatz im Maschinenelement "Feder". Obwohl FVK-Federanwendungen bereits seit den 1980er Jahren entwickelt werden, fehlt bis heute ein systematischer Ansatz zur Gestaltung von Federn aus ebendiesem Material, der alle relevanten Designaspekte integriert und konkrete Handlungs- und Gestaltungsempfehlungen beinhaltet. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag dazu, diese Lücke durch die Entwicklung einer umfassenden Methode zur FVK-Federauslegung zu schließen. Die erarbeitete Methodik umfasst vier Kernmodule vom Anforderungsmanagement, über die Federart- und Werkstoffauswahl bis hin zur Federberechnung, welche ganzheitlich im Kontext von Federn detailliert wurden. Auswahlschemata und Auslegungshinweise können auch weniger erfahrenen FVK-Federkonstrukteuren eine effiziente Lösungsfindung ermöglichen. Darüber hinaus wird die Auslegungsmethodik am Beispiel einer Mountainbike-Heckfederung gezeigt. Die ausgewählte FVK-Evolutfeder bietet mit ihrem innovativen Design vielfältige Einsatzmöglichkeiten als Druckfeder und bisher ungenutztes Potential für FVK-Implementierungen. Die theoretisch vorausgelegte Fahrradfeder wird durch umfassende numerische und praktische Untersuchungen begleitet, die der Charakterisierung von Material- und Halbzeug-Eigenschaften dienen. Schließlich konnte die entwickelte CFK-Evolutfeder, die lediglich die Hälfte der substituierten Metallfeder wiegt, in Fahrversuchen ihre Eignung unter Beweis stellen und damit zu einer Verbesserung der Effizienz des Gesamtsystems beitragen. Indem zahlreiche Hürden bei der Entwicklung von FVK-Federn verringert werden, trägt diese Arbeit dazu bei, faserverstärkte Kunststoffe als vorteilhaftes Material für vielfältige Anwendungen zu etablieren. Ingenieurinnen und Ingenieure werden in die Lage versetzt, die mit dem Einsatz von FVK-Federn verbundenen Herausforderungen effektiv zu bewältigen und so zur Lösung aktueller sowie zukünftiger gesellschaftlicher und ökonomischer Fragestellungen beizutragen. |
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