Werkstoff- & Verbundwerkstofftechnik
Hochleistungswerkstoffe und Verbundstrukturen erreichen ihre Leistungsfähigkeit nicht allein durch das Material selbst, sondern durch das Zusammenspiel von Materialeigenschaften, Faserarchitektur, Fertigungsparametern, strukturellem Design und Betriebsbelastungen. Die Entwicklung zuverlässiger Verbundlösungen erfordert daher einen integrierten ingenieurtechnischen Ansatz, der Werkstoffwissenschaft, Prozesstechnik, numerische Modellierung und experimentelle Validierung miteinander verbindet.
Bei AKAD Engineering & Consulting unterstützen wir die Entwicklung von Werkstoffen und Verbundstrukturen vom ersten Material- und Prozesskonzept über Fertigung und Prüfung bis zur strukturellen Bewertung. Unsere Arbeit umfasst Werkstoffauswahl und -charakterisierung unter Berücksichtigung mechanischer, thermischer und fertigungstechnischer Anforderungen sowie der vorgesehenen Betriebsumgebung und strukturellen Funktion.
Für Anwendungen mit faserverstärkten Verbundwerkstoffen untersuchen wir die vollständige Beziehung zwischen Verstärkung, Matrixsystem, Laminataufbau und Fertigungsprozess. Die ingenieurtechnischen Aktivitäten können die Prepreg-Verarbeitung, Laminat- und Lagenaufbauentwicklung, Autoklavhärtung und Automated Fiber Placement (AFP) umfassen, mit besonderem Augenmerk auf Prozessparameter, die Konsolidierung, Faserausrichtung, Porosität, Maßstabilität und die endgültige Bauteilqualität beeinflussen.
Die Fertigungsentwicklung wird durch numerische Modellierung und Strukturanalyse ergänzt. Materialeigenschaften, Laminatkonfigurationen, Randbedingungen und repräsentative Lastfälle werden in Berechnungsmodelle integriert, um Spannungs- und Dehnungsverteilungen, Verformung, Steifigkeit, Lastpfade und kritische Strukturregionen zu untersuchen. Dadurch können verschiedene Materialien, Geometrien und Laminatkonzepte bewertet werden, bevor umfangreichere Prototypen- oder Fertigungsprogramme gestartet werden.
Prototypenfertigung und experimentelle Prüfung bilden die entscheidende Verbindung zwischen ingenieurtechnischen Annahmen und der tatsächlichen Leistungsfähigkeit. Durch Qualitätskontrollen während des Prozesses, Werkstoff- und Bauteilprüfungen, Belastungstests und die strukturierte Auswertung experimenteller Ergebnisse untersuchen wir, ob gefertigte Bauteile die erwartete strukturelle und werkstoffliche Leistung erreichen, und identifizieren mögliche Abweichungen zwischen Konstruktion, Simulation und Produktion.
Bei Bedarf werden Simulation, Fertigungsbeobachtungen und Prüfergebnisse in einem iterativen Entwicklungszyklus zusammengeführt. Erkenntnisse aus Prüfungen können zur Verfeinerung von Werkstoffmodellen, Laminatdesigns und Prozessparametern genutzt werden, während die numerische Analyse dabei helfen kann, Bereiche zu identifizieren, in denen zusätzliche Messungen oder experimentelle Untersuchungen den größten Nutzen bieten.