Feuerresistente Verbundmaterialien
Verbundwerkstoffe aus verstärkten Kohlenstoff- oder Glasfasern in einer organischen Harzmatrix sind eine etablierte Technologie zur Herstellung von Leichtbaustrukturen in der Luftfahrt und anderen Verkehrssektoren. Aber können sie sich in einem Brand auflösen und kollabieren und darüber hinaus Rauch und toxische Chemikalien und Hitze freigeben. Das EU-finanzierte Projekt FIRE-RESIST (Developing novel fire-resistant high performance composites) wurde initiiert, um Lösungen für die Verbesserung ihres Brandverhaltens zu entwickeln. Das Projektkonsortium aus 18 Partnern führte Erfahrungen und Anforderungen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Schienenverkehr und Schifffahrt zusammen. Die Projektarbeit umfasste Grundlagenforschung, um die Leistungsfähigkeit von Verbundwerkstoffen unter Hochtemperaturbedingungen besser zu verstehen. Insgesamt wurden sechs neue Polymerkompositen optimiert, einschließlich eines Furanharzes kombiniert mit Kork-Agglomeration. Dieses Material erfüllte Brandschutzanforderungen für Wand-, Decken- und Bodenbeläge. Außer auf Brandschutz-Polymerharze konzentrierten sich die Untersuchungen neuer Rezepturen von Verbundwerkstoffen auf metallische Mehrschichtlaminate und Vermischungstechnologie. Die Vermischung umfasst die Bildung von Faserbewehrungsmatten aus einer Mischung aus Glas- und Polymerfasern. Diese Matte wird dann in eine Form gelegt und mit Druck und Wärme behandelt. Die vielversprechendsten neuen Materialien wurden für Fallstudien in Komponentenprototypen für Eisenbahn-, Luftfahrt- und maritime Anwendungen verwendet. Diese Komponenten wurden Brandtests unterzogen und die Leistung der FIRE-RESIST-Materialen wurde validiert. Das Verhalten der Strukturelemente in einem Feuer wurde im Hinblick auf die Wärmeübertragung und -umlenkung sowie die Hitzebeständigkeit analysiert. Darüber hinaus entwickelten die Projektforscher einen speziellen Rahmen für die numerische Simulation von Polymerverbundwerkstoffen und die thermomechanische Analyse. Die numerische Simulationen kombinierten die Modellierung nach numerischer Strömungsmechanik von Feuer, Flammen und Wärmestrahlung mit der Finite-Elemente-Analyse der Reaktion der Strukturen. Durch die Arbeiten zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit von Verbundwerkstoffen, ohne Abstriche bei ihrer strukturellen Leistung, leistete FIRE-RESIST einen wertvollen Beitrag zu mehr Sicherheit von Passagieren. Noch wichtiger ist, dass die neue Technologie den Verbrauch und Kohlendioxid-Emissionen verringern und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Industrie verbessern soll.
Schlüsselbegriffe
Feuerbeständig, Polymerverbundstoffe, Verkehr, Furanharz, metallische Laminate, Faserverstärkung
