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Hydraulic systems are used in many fields of applications for different functions like energy storage in hybrid systems. Generally the mass of hydraulic systems plays a key role especially for mobile hydraulics (construction machines, trucks, cars) and hydraulic aircraft systems. The main product properties like energy efficiency or payload can be improved by reducing the mass. In this connection carbon fiber reinforced plastics (CFRP) with their superior specific strength and stiffness open up new chances to acquire new lightweight potentials compared to metallic components. However, complex quality control and failure identification slow down the substitution of metals by fiber-reinforced plastics (FRP). But the lower manufacturing temperatures of FRP compared to metals allow the integration of sensors within FRP-components. These sensors then can be advantageously used for many functions like quality control during the manufacturing process or structural health monitoring (SHM) for failure detection during their life cycle. Thus, lightweight hydraulic components made of composite materials as well as sensor integration in composite components are a main fields of research and development at the Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK) of the TU Dresden as well as at the Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH (LZS).

Ein großer Vorteil von Kunststoffbauteilen ist neben funktionellen Vorzügen die Kosten- und Gewichtsreduzierung durch integrale Gestaltungsmöglichkeiten. Es können Geometrien umgesetzt werden, die mit metallischen Werkstoffen nur unter hohem Aufwand realisierbar sind. Insbesondere im Bereich der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) gibt es hohen Forschungsbedarf hinsichtlich Reduzierung von Herstellungskosten, Erhöhung der Langlebigkeit aber auch der Reparaturfähigkeit. Die Erkennung von Defekten ist dabei eine grundlegende Voraussetzung. Für einen FKV-Serieneinsatz im Automobilbau gibt es jedoch kein bekanntes und ausreichendes Prüfkonzept der Schadenserkennung für die geforderten Stückzahlen. Die aus der Luft- und Raumfahrt bekannten Methoden lassen sich aufgrund ihres hohen apparativen Aufwandes und der eingeschränkten Tauglichkeit bezüglich geometrisch komplexer Bauteile nicht unmittelbar übernehmen. Es bestehen andere Anforderungen an ein Prüfkonzept für FKV-Bauteile im Automobilbau. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zerstörungsfreie Prüfmethoden hinsichtlich ihrer Eignung zur Detektion nicht sichtbarer Schäden systematisch untersucht und bewertet. Der Fokus lag dabei auf Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen des Automobils, die sowohl eine flächige als auch eine mehrfach gekrümmte Bauteilstruktur mit nicht-homogenen Wanddicken aufweisen können. In Abhängigkeit von der Art der Schädigung, etwa Einschlüsse, Zwischenfaserrisse oder Delaminationen wurden die unterschiedlichen Verfahren vergleichend in Hinblick auf Detektionssicherheit, -grenzen und Einschränkungen durch gegebene geometrische sowie werkstoffliche Bauteilausführungen bewertet und ein Konzept für eine fertigungsbegleitende Qualitätssicherung entwickelt.

Ein großer Vorteil von Kunststoffbauteilen ist neben funktionellen Vorzügen die Kosten- und Gewichtsreduzierung durch integrale Gestaltungsmöglichkeiten. Es können Geometrien umgesetzt werden, die mit metallischen Werkstoffen nur unter hohem Aufwand realisierbar sind. Insbesondere im Bereich der Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) gibt es hohen Forschungsbedarf hinsichtlich Reduzierung von Herstellungskosten, Erhöhung der Langlebigkeit aber auch der Reparaturfähigkeit. Die Erkennung von Defekten ist dabei eine grundlegende Voraussetzung. Für einen FKV-Serieneinsatz im Automobilbau gibt es jedoch kein bekanntes und ausreichendes Prüfkonzept der Schadenserkennung für die geforderten Stückzahlen. Die aus der Luft- und Raumfahrt bekannten Methoden lassen sich aufgrund ihres hohen apparativen Aufwandes und der eingeschränkten Tauglichkeit bezüglich geometrisch komplexer Bauteile nicht unmittelbar übernehmen. Es bestehen andere Anforderungen an ein Prüfkonzept für FKV-Bauteile im Automobilbau. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zerstörungsfreie Prüfmethoden hinsichtlich ihrer Eignung zur Detektion nicht sichtbarer Schäden systematisch untersucht und bewertet. Der Fokus lag dabei auf Bauteilen aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen des Automobils, die sowohl eine flächige als auch eine mehrfach gekrümmte Bauteilstruktur mit nicht-homogenen Wanddicken aufweisen können. In Abhängigkeit von der Art der Schädigung, etwa Einschlüsse, Zwischenfaserrisse oder Delaminationen wurden die unterschiedlichen Verfahren vergleichend in Hinblick auf Detektionssicherheit, -grenzen und Einschränkungen durch gegebene geometrische sowie werkstoffliche Bauteilausführungen bewertet und ein Konzept für eine fertigungsbegleitende Qualitätssicherung entwickelt.

Hydraulic systems are used in many fields of applications for different functions like energy storage in hybrid systems. Generally the mass of hydraulic systems plays a key role especially for mobile hydraulics (construction machines, trucks, cars) and hydraulic aircraft systems. The main product properties like energy efficiency or payload can be improved by reducing the mass. In this connection carbon fiber reinforced plastics (CFRP) with their superior specific strength and stiffness open up new chances to acquire new lightweight potentials compared to metallic components. However, complex quality control and failure identification slow down the substitution of metals by fiber-reinforced plastics (FRP). But the lower manufacturing temperatures of FRP compared to metals allow the integration of sensors within FRP-components. These sensors then can be advantageously used for many functions like quality control during the manufacturing process or structural health monitoring (SHM) for failure detection during their life cycle. Thus, lightweight hydraulic components made of composite materials as well as sensor integration in composite components are a main fields of research and development at the Institute of Lightweight Engineering and Polymer Technology (ILK) of the TU Dresden as well as at the Leichtbau-Zentrum Sachsen GmbH (LZS).

High-speed plunge-cut centreless grinding opens up enormous potential for the manufacturing of difficult-to-machine materials and to improve the surface quality while reducing the grinding forces. For this investigation, a new grinding wheel base body of carbon fibre-reinforced plastic (CFRP) was developed to achieve grinding wheel speeds up to 150 m/s in plunge-cut centreless grinding of hardened shafts. For evaluation of the performance characteristics, the grinding forces and the surface quality of different grinding tools were detected. These experiments were conducted using a newly developed measuring system to analyse the grinding forces in the workrest blade. The experimental results are described and discussed in this article.

Dieses Projekt widmete sich einer neuen Bauweise für stabförmige Drucktragglieder aus ultrahochfestem Beton (UHFB), die - als UHFB-Rohre mit Stahlrohren ummantelt - hier als Hybridrohre bezeichnet werden. Durch eine äußere Wickelverstärkung aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) werden die beiden, für sich alleine betrachtet ausgeprägt spröden Hochleistungsmaterialien UHFB und CFK so kombiniert, dass sie zu besonders leichten Bauteilen hoher Tragfähigkeit mit ausgeprägt duktilem Versagensverhalten zusammengefügt werden. [Aus: Motivation und Zielsetzung] / This project was dedicated to a new construction method for rod-shaped support elements made of ultra-high performance concrete (UHPC), which - as UHPC tubes coated with steel sheets - are called hybrid tubes in this report. Through an exterior wrapping-reinforcement made of carbon fibre reinforced plastic (CFRP), the two high-performance materials UHPC and CFRP, which are distinctly brittle when viewed on their own, are combined in such a way that they form particularly light components of high load-bearing capacity with profound ductile failure behaviour. [Off: Motivation and objective]