Thomas Schmidt: Mit Kunststoff vom Wasser in die Luft - Ems-Achse
Thomas Schmidt: Mit Kunststoff vom Wasser in die Luft - Ems-Achse
Thomas Schmidt: Mit Kunststoff vom Wasser in die Luft - Ems-Achse
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<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong><br />
<strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
Fachtagung anlässlich des 5‐jährigen Bestehens des <strong>Kunststoff</strong>netzwerks<br />
<strong>in</strong> der Wachstumsregion <strong>Ems</strong>‐<strong>Achse</strong><br />
<strong>Thomas</strong> <strong>Schmidt</strong> – 28.09.2012
E<strong>in</strong>e Zeitreise<br />
Der Sportler<br />
Der Student<br />
Der Berufse<strong>in</strong>steiger<br />
Das Projekt „Kajak“<br />
Der Auslandsstudent<br />
Der Entwicklungs<strong>in</strong>genieur<br />
Der Forscher<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
2
Der Sportler<br />
<strong>Kunststoff</strong>e im Kanusport<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Der Student<br />
Stu<strong>die</strong>nplatzwahl durch Leistungssport und Nähe zum<br />
Tra<strong>in</strong><strong>in</strong>gsort<br />
Wahl der Vertiefungsrichtung (Konstruktion und<br />
Entwicklung) bereits mit Werkstoffaff<strong>in</strong>ität<br />
Studium unter der Prämisse – Komb<strong>in</strong>ation mit<br />
Leistungssport<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Der Berufse<strong>in</strong>steiger<br />
Absolvent 2002 – Dipl.‐Ing. (FH)<br />
Zielstellung Berufse<strong>in</strong>stieg und Vorbereitung auf <strong>die</strong><br />
Olympischen Spiele 2004 <strong>in</strong> Athen<br />
Lösungsansatz: Projektidee „Forschungskajak“<br />
Problem: F<strong>in</strong>anzierung, Projektkonsortium<br />
Abhilfe: Netzwerk des PlasticsEurope (ehemals VKE), da<br />
„Team <strong>Kunststoff</strong>“ der Verbandssponsor des Deutschen<br />
Kanuverbandes<br />
Plan: Anstellung an der Hochschule für angewandte<br />
Wissenschaften Augsburg <strong>in</strong> Teilzeit, parallel <strong>die</strong><br />
Möglichkeit dem Leistungssport nachzugehen<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Das Projekt „Kajak“<br />
Studium Masch<strong>in</strong>enbau und Leistungssport Kanuslalom<br />
Weder Design noch Fertigung von damaligen<br />
Hochleistungskajaks „<strong>in</strong>genieursmäßig“<br />
Fasz<strong>in</strong>ation des Werkstoffs „Faserverbundkunststoff“<br />
Idee:<br />
Entwicklung e<strong>in</strong>es Wettkampfkajaks für <strong>die</strong> Olympischen Spiele<br />
<strong>in</strong> Athen 2004 mittels modernster Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g Methoden und<br />
unter Verwendung neuester Leichtbauwerkstoffe.<br />
E<strong>in</strong>satz digitaler Entwicklungswerkzeuge wie CAD und FEM,<br />
Kohlenstofffaserverstärktem <strong>Kunststoff</strong> (CFK) <strong>in</strong> Prepreg<br />
Bauweise<br />
Begrenzte Laufzeit
F<strong>in</strong>anzierung<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
Projekt „CFK Kajak für<br />
<strong>die</strong> Olympischen Spiele<br />
2004 <strong>in</strong> Athen“<br />
28.09.2012<br />
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Stand der Technik<br />
Werkzeugbau<br />
Herstellung e<strong>in</strong>es Positivkerns<br />
Spachtelmasse auf bestehendes Kajak<br />
gefräster Schaumblock aus CAD‐Daten wird mit<br />
Epoxydharz überzogen und von Hand geschliffen<br />
Negativform wird von Hand von e<strong>in</strong>em<br />
Positivkern ablam<strong>in</strong>iert<br />
Produktion<br />
Nasslam<strong>in</strong>atverfahren <strong>in</strong> zwei Negativformhälften<br />
Halbzeuge werden von Hand mit Harz<br />
durchtränkt<br />
Aushärten der Formhälften bei Raumtemperatur<br />
Fügen der Ober‐ und Unterschale mit Nahtband<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Auswirkungen<br />
Nasslam<strong>in</strong>atbauweise von Hand<br />
Lam<strong>in</strong>atqualität unterliegt fertigungsbed<strong>in</strong>geten<br />
Schwankungen Bootsbauer bestimmt Eigenschaften<br />
Bootsherstellung ist nicht reproduzierbar<br />
Sportler benötigt lange Anpassungsphasen<br />
Leistungsverbesserungen aufgrund empirischer<br />
Untersuchungen<br />
Trend zu Hightech‐Booten<br />
Erschwerte Wildwasserbed<strong>in</strong>gungen<br />
Verkürzung der Wettkampfstrecken<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Vision<br />
Reduktion des Gesamtgewichts, optimierte<br />
Gewichtsverteilung<br />
Steifigkeitserhöhung, Lebensdauererhöhung<br />
Formoptimierung: Verbesserung Geradeauslauf,<br />
Drehfreudigkeit<br />
Verbesserung der Sitzposition, Ergonomie, höherer<br />
Wirkungsgrad<br />
Modulkonzept des Kajaks (verschiedene Heckvarianten)<br />
Änderung des Fügekonzepts<br />
Reproduzierbarkeit<br />
Toxische Bee<strong>in</strong>trächtigungen <strong>in</strong> der Fertigung<br />
Wirtschaflichkeit<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Projektziele<br />
Entwicklung/Konstruktion e<strong>in</strong>es CAD/CAM basierten<br />
Herstellungsprozesses für Hochleistungsboote <strong>in</strong><br />
CFK‐Prepreg‐Bauweise<br />
Fertigstellung e<strong>in</strong>es Kajaks für <strong>die</strong> Olympischen Spiele <strong>in</strong><br />
Athen 2004<br />
Übertragbarkeit der Fertigung auf weitere<br />
Diszipl<strong>in</strong>en/Sportarten<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Reverse Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Schaffung CAD Basis<br />
Vorbereitung<br />
Vorbehandlung durch<br />
Kreidespray um Reflektionen zu<br />
vermeiden und Applikation von<br />
Passmarken<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
Vermessung<br />
Aufnahme des präparierten Objekts mit<br />
e<strong>in</strong>er digitalen Photogrammetriekamera<br />
aus unterschiedlichen Blickw<strong>in</strong>keln<br />
frei Hand fotografiert.<br />
28.09.2012<br />
Auswertung<br />
Software berechnet aus den digitalen<br />
Bildern automatisch <strong>die</strong><br />
Bildkoord<strong>in</strong>aten, <strong>die</strong><br />
Kamerastandpunkte und <strong>die</strong><br />
Raumkoord<strong>in</strong>aten der Passmarken.<br />
E<strong>in</strong>satz e<strong>in</strong>es 3D Digitalisierers liefert<br />
Punktewolke<br />
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Reverse Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g ‐ Design<br />
Umwandlung der Punktewolke <strong>in</strong> Flächenmodell<br />
Realisierung konstruktiver Aspekte (Design, Fertigung)<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Werkstoffauswahl<br />
Matrixsystem<br />
Niedertemperaturprepreg MTM56 von ACG (Härtung bei<br />
120°C, sehr schlagzäh), Harzmassenanteil 42%<br />
Glasübergangstemperatur T g = 100°C<br />
Fasertyp<br />
HTA 1k, 2x2 Köperb<strong>in</strong>dung<br />
Faserflächengewicht 120g/m²<br />
Schaum<br />
Rohacell RHC 51, Dicke 3,0mm‐6,0mm<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Bauteilauslegung<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
Quelle: Fa. KLK<br />
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Werkzeugbau<br />
Herstellung e<strong>in</strong>er geteilten Ober‐ und Unterformen aus<br />
<strong>Kunststoff</strong>‐Blöcken<br />
Fräsen der Negativformen auf Basis der CAD‐Daten<br />
Quelle: Fa. Gerg<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Produktion<br />
Fertigung e<strong>in</strong>es e<strong>in</strong>teiligen Kajaks unter der Verwendung<br />
von Niedertemperatur‐PREPREGS <strong>in</strong> e<strong>in</strong>em zweiteiligen<br />
Werkzeug<br />
Aushärteprozess im Autoklaven unter der E<strong>in</strong>wirkung von<br />
Druck, Vakuum und Temperatur<br />
Unterstützend wirken Foliensäcke unterschiedlicher<br />
Geometrie <strong>in</strong> der Komb<strong>in</strong>ation mit Trennfolien und<br />
diversen Vliesstoffen<br />
Aushärtezyklus nach e<strong>in</strong>em zeitlich exakt def<strong>in</strong>iertem<br />
Druck‐ und Temperaturschema<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Das Projektende<br />
Fertigstellung zweier Prototypen<br />
Erfolgreicher E<strong>in</strong>satz bei den Olympischen Sommerspielen<br />
<strong>in</strong> Athen 2004<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Förderung<br />
Dieses Projekt wurde mit Forschungsmitteln des<br />
Bundes<strong>in</strong>stituts für Sportwissenschaft unter dem<br />
Geschäftszeichen VF 0408/15/41/2003‐2004 gefördert<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Der Auslandsstudent<br />
Der Weg <strong>in</strong> <strong>die</strong> Lüfte führt übers Ausland<br />
Masterstudium <strong>in</strong> Australien<br />
University of Sydney, School of Aerospace, Mechanical<br />
and Mechatronic Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>g<br />
Analyse von <strong>Luft</strong>fahrtstrukturen<br />
Untersuchung von Leichtbauwerkstoffen <strong>in</strong>sbesondere FVK<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Der Entwicklungs<strong>in</strong>genieur<br />
Konstruktion, Dimensionierung und Entwicklung von<br />
Strukturen aus Faserverbundkunststoff für <strong>die</strong> <strong>Luft</strong>‐ und<br />
Raumfahrt<br />
Primär‐ und Sekundärstrukturen für Airbus<br />
Thermalschutzkomponenten im Ariane 5 Programm<br />
Schnittstellenfunktion zwischen Design und Analyse zur<br />
Sicherstellung geschlossener Eng<strong>in</strong>eer<strong>in</strong>gprozesse<br />
Leitung von <strong>in</strong>ternen F&E Vorhaben<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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Der Forscher<br />
Wissenschaftlicher <strong>Mit</strong>arbeiter beim Deutschen Zentrum für<br />
<strong>Luft</strong>‐ und Raumfahrt <strong>in</strong> Augsburg am Zentrum für<br />
Leichtbauproduktionstechnologie<br />
Gruppenleiter für den Bereich der produktions<strong>in</strong>tegrierten<br />
Qualitätssicherung<br />
Untersuchung von Prüfmethoden für <strong>die</strong> produktions<strong>in</strong>tegrierte,<br />
zerstörungsfreie Prüfung von Faserverbundkunststoffstrukturen<br />
Entwicklung von robotisch basierten, automatisierten<br />
Prüfszenarien und deren Integration <strong>in</strong> den Produktionsprozess<br />
Projektleitung von Forschungsstu<strong>die</strong>n und Fördervorhaben<br />
<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
28.09.2012<br />
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<strong>Mit</strong> <strong>Kunststoff</strong> <strong>vom</strong> <strong>Wasser</strong> <strong>in</strong> <strong>die</strong> <strong>Luft</strong><br />
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit<br />
28.09.2012<br />
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