Aufgrund ihres herausragenden mechanischen Eigenschaftsprofils, das sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit bei gleichzeitig niedriger Dichte auszeichnet, sind polymere Hochleistungs-Faserverbundwerkstoffe (FVK) als Konstruktionsmaterialien in Leichtbauanwendungen, nicht mehr wegzudenken. Die grundlagen- und anwendungsorientierten Forschungsaktivitäten im Bereich kurzfaser- und endlosfaserverstärkter polymerer Verbundwerkstoffe decken am PCCL die gesamte Wertschöpfungskette von den Einsatzstoffen über die Verarbeitung bis hin zum Werkstoffverhalten auf verschiedene Längenskalen (vom Prüfkörper bis zum Bauteil) ab. Parallel dazu ergänzen Prozess- und Struktursimulationen die Arbeiten und ermöglichen somit eine vollständige virtuelle Abbildung. Hierfür kommen sowohl kommerzielle verfügbare FEM-Programmpakete als auch eigens entwickelte Software auf Basis analytischer Materialmodelle zum Einsatz.

Dieser Arbeitsbereich umfasst folgende Forschungsfelder:

• die Entwicklung neuartiger Harzformulierungen sowie die Untersuchung der Faser/Matrix-Haftung u.a bei naturfaserverstärkten Kunststoffen
• das Deformations- und Versagensverhalten von FVK unter monotoner und hochdynamischer Belastung sowie Impact- und Ermüdungsbeanspruchung
• die Entwicklung von numerischen Berechnungsverfahren auf Basis der Finite-Elemente-Methode für die werkstoffoptimierte Auslegung von Geflecht-Bauteilen
• die Entwicklung und Implementierung eines dehnratenabhängigen Materialmodells für thermoplastische Faserverbunde
• die strukturelle Integrität und Beständigkeit von Klebeverbindungen für Reparaturen von Faserverbundstrukturen in der Luftfahrt
• die Weiterentwicklung von Simulationsmodellen für die Beschreibung des Drapier- und Umformverhaltens von vorimprägnierten FVK