Leichtgewichtige
Strukturen

Das Know-how von HiETA in Bezug auf leichtgewichtige Strukturen umfasst das herkömmliche leichtgewichtige Design bis hin zur Verwendung der aktuellsten Tools zur Optimierung der Topologie, sowie zum Patent angemeldete Designprinzipien und Fertigungsprinzipien für Hybridstrukturen.

Leichtgewichtige Metallstrukturen

Die Verwendung von additiver Fertigung ermöglicht eine vollumfängliche Umsetzung von leichtgewichtigen Designprinzipien und innovativen Ansätzen zur Optimierung der Topologie.

Gewichtseinsparungen, die typischerweise erreicht werden, liegen im Bereich von einem Drittel durch einen kostengünstigen Wechsel zu Titanlegierungen mit hoher spezifischer Festigkeit, der durch die Nutzung von additiver Fertigung ermöglicht wird, und einem weiteren Drittel durch die Anwendung von Tools zur Optimierung der Topologie. HiETA verfügt über umfassende Erfahrungen in der Nutzung der Altair HyperWorks Suite und hier insbesondere in Bezug auf den OptiStruct-Solver für lineare und nicht lineare strukturelle Analyse.

HiETA hat schon Kunden in den Bereichen Motorsport, Automobilbau und Luft- und Raumfahrt dabei unterstützt, leichtgewichtige Lösungen unter Verwendung der Kombination aus optimiertem strukturellem Design und den neusten Technologien der additiven Fertigung umzusetzen.

Metall-Kohlenstofffaser-Hybrid-Spaceframe-Strukturen

HiETA hat eine komplementäre Reihe von zum Patent angemeldeten Technologien für Metall-Kohlenstofffaser-Hybrid-Spaceframe-Strukturen entwickelt. Durch den Einsatz von hoher spezifischer Festigkeit an Knotenpunkten mit hoher Belastung und von multiaxialen Kohlenstofffaserröhren mit hoher spezifischer Steifigkeit in den Zwischenverbindungen, wo die Belastungen niedriger und uniaxial oder fast uniaxial sind, kann die erforderliche Leistung von Vollverbundstrukturen erreicht und übertroffen werden.

Die Technologie von HiETA basiert auf Topologie-optimierten doppelt überlappenden Verbundfugen mit einem sehr hohen Seitenverhältnis und sich verjüngenden Ausläufen. Diese Strukturen können durch die Nutzung von additiver Fertigung hergestellt werden.

Die Vorteile dieses Ansatzes liegen in der Vermeidung von Hartwerkzeugen und den zugehörigen hohen Kosten und langen Vorlaufzeiten. Dies ermöglicht eine kosteneffiziente und schnelle Umsetzung von Erstkomponenten und eine einfache Anpassung.Diese Technologien wurden für Kundenprojekte in den Bereichen Sportartikel, Motorsport und Automobilbau angewendet.

Durchdringende Metall-Kohlenstofffaser-Verbindungselemente

HiETA hat neuartige integrierte interne mechanische Verbindungsstrategien entwickelt, die das Erfordernis einer physischen mechanischen Befestigung (d. h. eine Schraube) in einer mit einem Klebstoff verbundenen/zusätzlich verbundenen Konfiguration beseitigen. Das Ziel besteht darin, die Schnittstellenhaftung und die Schadenstoleranz von Hybridverbindungen unter Verwendung von additiver Metallfertigung und Verbundfertigungstechniken zu verbessern und die Integration und strukturelle Langlebigkeit von Hybridkomponenten zu erhöhen, während Gewicht und Kosten reduziert werden.

Die Vorteile des Ansatzes sind:

  • Reduzierung von Scher- und Abschälbelastungen aufgrund eines gesteigerten verbundenen Oberflächenbereichs, ohne dabei eine größere Überlappungsfläche zu haben
  • Verbesserte Schadenstoleranz durch die Schaffung von maßgefertigten Schnittstellen für einen optimalen und kontrollierten Lastverlauf
  • Verringerung der Nichtübereinstimmung durch die Schaffung einer Übergangszone in der Verbindung
  • Topologische Verbindung in Dickenrichtung, was die Delaminierungsfestigkeit erhöht

Tests haben eine zwei- bis dreifache Zunahme der Lastaufnahmefähigkeit von Doppelauslegerbalkenmustern im Vergleich zu normalen einfach überlappenden Scherkonfigurationen gezeigt. Steile R-Kurvenprofile zeigen eine wesentliche Zunahme bei der Bruchfestigkeit, was anzeigt, dass die mechanische Verbindung die Schnittstellenfestigkeit der Hybridmuster verbessert.