Herstellung der Preform für den Riser (oben), Riser aus kohlenstoffverstärktem Kunststoff (unten) und kompletter Bogen mit Riser, Wurfarmen und Sehne (rechts)
Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden
Das am IPF entwickelte Mittelstück - der so genannte Riser - für einen Recurvebogen ist etwa 40 Prozent leichter als bisher verwendete Riser aus Verbundmaterial oder Aluminium und besitzt eine bis zu 43 Prozent erhöhte masse-spezifische Steifheit als vergleichbare Mittelstücke aus Aluminium, berichten die Forscher aus Dresden. Seine verbesserten Eigenschaften verdanke das Bauteil der Anwendung des Konzepts variabel-axialen Designs bei der Auslegung und Fertigung mittels Tailored Fiber Placement(TFP)-Technik. Das innovative CFK-Bauteil wurde in der Arbeitsgruppe von Dr. Axel Spickenheuer am IPF gemeinsam mit Kollegen der Fakultät für Gestaltung an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (HTW) entwickelt.
Gegenüber dem heute in der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen zumeist realisierten multiaxialem Design der Faseranordnung erlaube es das variabel-axiale Design, die vorausberechneten Kraftflussrichtungen in einem Bauteil genauer nachzuvollziehen und somit die mechanischen Eigenschaften der Fasern in fast idealer Weise auszunutzen. "Der Materialeinsatz wird verringert, Masse und Kosten werden gesenkt", fassen die Forscher aus Dresden die Vorteile zusammen. Teil der Innovation sei darüber hinaus die Optimierung des Aushärteverfahrens für Faserverbundbauteile. Da die komplexe Struktur des Risers mit mehreren Hohlräumen sowie metallischen Einlegeteilen (zur Integration in den Reflexbogen) das Aushärten mittels Harzinjektion im geschlossenen Werkzeug unter Druck nicht erlaubt, entwickelten die Forscher am IPF ein quasi-geschlossenes Werkzeug mit speziellen Zu- und Abführungen. Es soll auch ohne Vakuum optimale Bauteilqualität sicherstellen und sei effizienter als die Verfahren unter Druck, da entsprechende Technik nicht erforderlich sei.
Der Riser aus kohlenfaserverstärktem Kunststoff wurde von der JEC Group im Rahmen der diesjährigen Messe JEC Composites in Paris mit dem Innovationspreis in der Kategorie Sport ausgezeichnet.