@jmueller

Herstellungsverfahren und Anwendungsbereiche für funktional gradierte Bauteile im Bauwesen

, , and . Forschungsbericht, Fraunhofer-IRB-Verl., Stuttgart, (2011)

Abstract

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, das Konzept der funktionalen Materialgradierung (Gradientenwerkstoffe) auf das Bauwesen zu uebertragen. Funktional gradierte Bauteile weisen eine kontinuierliche Eigenschaftsaenderung in ihrem Querschnitt auf. Die variierende Eigenschaft kann die Porositaet/Dichte, der Fasergehalt oder das Materialmischungsverhaeltnis (Legierung/Blend) sein. Durch die Gradierung wird eine hoehere Materialeffizienz erreicht, indem die Materialkomposition den lokalen Anforderungen angepasst wird, anstatt ein ganzes Bauteil nach seiner am hoechsten beanspruchten Stelle zu bemessen oder es entsprechend zu formen. Der fliessende (gradierte) Phasenuebergang beseitigt die Schwachstelle (z.B. unterschiedliche thermische Ausdehnungen) an der Grenzflaeche von Funktionsschichten und ermoeglicht verschiedene funktionale Zonen in einem Bauteil aus einem einzigen Material. Poroese Bereiche verbessern die Waermedaemmung, ein dichtes Gefuege bietet Wasserdichtigkeit und Raumabschluss, lokale Faserverstaerkungen oder Gefuegeverdichtungen sind Bereiche erhoehter Beanspruchbarkeit. Es sollen fuer verschiedene Baustoffklassen (Polymere, Betone, Metalle) moegliche Herstellungsverfahren (Giessen, Schichten, Drucken, ...) und Anwendungsfelder (Tragstruktur, Raumabschluss, Innenausbau, Moebelbau) fuer funktional gradierter Bauteile untersucht und bewertet werden.

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