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Grundlagenuntersuchung zum Zerspanungsverhalten eines Verbundmaterials aus Beton und CFK mit Diamantschleifwerkzeugen

Betonwerkstoffe sind in der Lage, hohe Druckbelastungen aufzunehmen. Dagegen können Betonelemente nur geringe Zugbelastungen ertragen und werden daher durch Stahlbewehrungen verstärkt. Doch Stahl ist korrosions­anfällig, weshalb eine entsprechende Mindestbetondeckung notwendig ist. Aus Gründen der Nachhaltigkeit, neuer Gestaltungsmöglichkeiten und Einsatz­gebiete wird aktuell der neue Bau- und Verbundwerkstoff Carbonbeton als Alternative zu Stahlbeton entwickelt. Carbonbeton ist ein Materialverbund bestehend aus hochfestem Beton und Bewehrungselementen aus kohlenstoff­faserverstärktem Kunststoff (CFK).

Entsprechend der bisherigen Entwicklungen und Forschungsarbeiten ist davon auszugehen, dass der Anteil von Bewehrungselementen aus CFK in der Bau­industrie in Zukunft stark zunehmen wird. Unter der Annahme, dass jedes Bauwerk mit der Zeit einen Um- oder Rückbau erfährt, ergibt sich die Erfordernis einer effizienten Zerspanung dieses Konstruktionswerkstoffes. Da die Auswir­kungen der Bewehrungselemente auf den Zerspanungsprozess des Carbon­betons noch nicht erforscht sind, werden im Rahmen dieses Projektes die grundlegenden Zusammenhänge bei der Zerspanung anhand von Modell­versuchen an CFK bewehrtem Beton analysiert. Zur Bearbeitung des neuar­tigen Verbundwerkstoffes sollen, wie bei der trennenden Bearbeitung von Stahlbeton üblich, metallisch gebundene Diamantwerkzeuge Verwendung finden. Die Kombination der verschiedenen Werkstoffe mit ihren jeweils inho­mogenen Materialeigenschaften stellt besondere Anforderungen an die Ent­wicklung der Diamantwerkzeuge zur trennenden Bearbeitung des Verbund­werkstoffes Carbonbeton.

Das Forschungsvorhaben beinhaltet sowohl eine Analyse des Zerspanungs­prozesses des neuen Konstruktionswerkstoffes durch metallisch gebundene Diamantschleifwerkzeuge als auch der wirkenden Mechanismen durch den Phasenwechsel zwischen CFK-Bewehrung und Beton. Aufgrund der Zusammensetzung des Verbundwerkstoffes aus mehreren Einzelkomponenten sind die grundlegenden Erkenntnisse der Materialtrennmechanismen der Einzelphasen sowie des mehrphasigen Verbundwerkstoffes zuerst auf Einzel­kornebene zu untersuchen. Aufbauend auf diesen Grundlagen können im Anschluss die Ergebnisse der Einzelkornversuche auf Einzelsegmente übertragen und Rückschlüsse auf das Einsatzverhalten gezogen werden. Durch eine Betrachtung der gesamten Wirkkette vom Einzelkorn über Einzelsegmente bis zur Bohrkrone mit mehreren Schleifsegmenten wird somit das grundlegende Wissen über die Wirkzusammenhänge bei der spanenden Bearbeitung von CFK-bewehrtem Beton geschaffen. Die qualitativen und quantitativen Ergeb­nisse dienen als Ausgangsbasis für die Entwicklung effizienter Diamantwerk­zeuge für die Zerspanung.

© ISF
Detailebenen des Forschungsvorhabens „Zerspanung von Carbonbeton“

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Anfahrt & Lageplan

Von der A1

Vom Autobahnkreuz Dortmund/Unna auf die A44 Richtung Dortmund, diese geht in die B1 über. Ausfahrt Dortmund-Dorstfeld, Richtung Universität (weiter siehe Karte).

Von der A 45

Ausfahrt Dortmund-Eichlinghofen, Richtung Universität (weiter siehe Karte).

Alternativ können Sie sich die Anfahrt auch berechnen lassen: Google Maps.

Anreise mit der Bundesbahn bis Dortmund oder Bochum Hbf.

Ab Dortmund Hbf mit der S1 Richtung Düsseldorf bis zur Haltestelle Dortmund Universität (7 Minuten Fahrzeit).

Ab Bochum Hbf mit der S1 Richtung Dortmund bis zur Haltestelle Dortmund Universität (14 Minuten Fahrzeit).

Die S-Bahn fährt in beide Richtungen regelmäßig alle 20 Minuten. Von der S-Bahn Haltestelle aus mit der H-Bahn (Haltestelle S-Universität) bis zur Haltestelle Campus Süd (1 Station, fährt im 10 Minuten-Takt).

Zu den Wahrzeichen der TU Dortmund gehört die H-Bahn. Linie 1 verkehrt im 10-Minuten-Takt zwischen Dortmund Eichlinghofen und dem Technologiezentrum über Campus Süd und Dortmund Universität S, Linie 2 pendelt im 5-Minuten-Takt zwischen Campus Nord und Campus Süd. Diese Strecke legt sie in zwei Minuten zurück.

Vom Flughafen Dortmund

Mit dem Taxi zur TU Dortmund, Campus Süd (min. 20 Min und 30,- EUR) (siehe Karte)

Vom Flughafen Düsseldorf

Mit der S-Bahn Linie S1 Richtung Dortmund bis Haltestelle Dortmund-Universität (ca. 90 Min). Von hier mit der H-Bahn Richtung Campus Süd oder Eichlinghofen (fährt alle 10 Min) bis Campus Süd (ca. 3 Min)

Die Einrichtungen der Technischen Universität Dortmund verteilen sich auf den größeren Campus Nord und den kleineren Campus Süd. Zudem befinden sich einige Bereiche der Hochschule im angrenzenden Technologiepark. Genauere Informationen können Sie den Lageplänen entnehmen.

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