Graphenunterstützte Konstruktionsmethode zur Funktionsintegration in Leichtbaustrukturen

Abstract

Die über Jahre gut bewährte Konstruktionsrichtlinie VDI 2221 fokussiert sich bei der Entwicklung und Konstruktion technischer Systeme auf die Optimierung der Teilfunktionen. Die VDI Richtlinie stößt bei den vielschichtigen Herausforderungen eines strukturintegrierten Faserverbundbauteils an ihre Grenzen. Um der Komplexität der strukturkonformen Funktionsintegration von elektrischen Leitern gerecht zu werden, wird die VDI 2221 um einen ganzheitlichen Betrachtungsansatz ihrer Teillösungen ergänzt. Aus dieser neu entwickelten, graphenunterstützten Konstruktionsmethode wird die Prozesskette der elektrischen Funktionsintegration abgeleitet. Diese stellt die erforderlichen Schritte bei der elektrischen Leiterbahnintegration übersichtlich dar. Den besonderen Herausforderungen wie Eigenspannungen in der Grenzschicht, elektrische Isolierung und der Einstellung des Widerstandes durch die Lagenorientierung sowie der Interaktion verschiedener Materialien wird ein besonderes Augenmerk geschenkt. Die neue graphenunterstützte Konstruktionsmethode und die neue Prozesskette zur elektrischen Funktionsintegration in Leichtbaustrukturen werden in zwei Fallstudien erstmalig erfolgreich angewendet und validiert.