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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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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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