MerVa²

Das Forschungsvorhaben MerVa² ist das Nachfolgeprojekt zu MerVa und beschäftigt sich mit der numerischen und experimentellen Untersuchung des Infiltrationsverhaltens tragwerksartiger Faser-Kunststoff-Verbund- (FKV-) Strukturen mit variabelaxialer Faserarchitektur. Diese FKV-Bauweise gilt als besonders materialeffizient und hochbelastbar, prinzipiell geeignet für viele tragwerksartige Strukturbauteile.

In der zweiten Projektphase des Gemeinschaftsvorhabens des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden e. V. (IPF) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) soll der Fokus der Arbeiten auf Untersuchungen der Infiltration speziell von mehrlagigen Strukturen liegen sowie auf der Skalierbarkeit der Strömungssimulation auf Bauteilebene und den damit verbundenen Anforderungen an eine gekoppelte Meso-Makro-Modellierung.

Die Herausforderung bei der Betrachtung mehrlagiger Strukturen liegt in der erhöhten Komplexität der Halbzeugstruktur durch die Vernähung der Schichten miteinander, wodurch sich ein mehrdimensionaler Fließfrontverlauf einstellt, der sich nicht durch eine einfache Superposition mehrere Einzellagen abbilden lässt. Durch die Vernähung entstehen Fließkanäle durch alle Lagen hindurch sowie eine zusätzliche Kompaktierung der Rovings, was zu einem stark heterogenen Füllverhalten führt. Die in der ersten Projektphase als das Strömungsverhalten dominierend identifizierten harzführenden Schichten ober- und unterhalb der Rovings überschneiden sich zwischen den Lagen, sodass ihr Einfluss auf das Gesamtverhalten bei dickeren Strukturen geringer wird, während zusätzliche Fließkanäle in Dickenrichtung entstehen.

Übergeordnetes Ziel des Vorhabens ist es, die Infiltration in Dickenrichtung von mehrlagigen, variabelaxialen TFP-Strukturen zu verstehen und das Fließverhalten sowie mögliche Fehlstellen zuverlässig abbilden zu können.