Forschen und Lehren auf mediterrane Art - Internationale Kooperation mit der Universitat Politècnica de Valencia

Zwischen der Universitat Politècnica de Valencia (UPV) in Spanien und der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW) hat sich in den letzten Jahren ein sehr reger und produktiver wissenschaftlicher Austausch im Bereich Faserverbundkunststoffe (FVK), insbesondere auf dem Gebiet der Reparatur von FVK in luftfahrttechnischen Anwendungen entwickelt. Intensiv kooperiert die Composite Repair Group der HAW von Professor Dr. Markus Linke mit den Professoren Dr. David Jerónimo Busquets-Mataix und Dr. Juan Antonio Garcia-Manrique der UPV, die am Institute of Material Technologies und am Institute of Design and Manufacturing arbeiten. Gemeinsam werden die drei Doktoranden Aurelio Olivares-Ferrer, Philip Rose und Lalitkumar Savaliya (siehe auch https://www.haw-hamburg.de/hochschule/technik-und-informatik/departments/fahrzeugtechnik-und-flugzeugbau/forschung/doktoranden/) betreut, die Forschungsfragen an der HAW rund ums Kleben und rund um die Reparatur von Carbonfaser verstärkten Kunststoffen (CFK) bearbeiten. 

Bauteile aus CFK kommen immer häufiger in tragenden Strukturen der zivilen Luftfahrt zum Einsatz. So sind in den Flugzeugtypen Airbus 350 und Boeing 787 bereits mehr als 50 Prozent der Strukturmasse aus CFK. Da sich jedoch die heute etablierten Füge- und Reparaturverfahren anhand metallischer Flugzeugstrukturen über Jahrzehnte entwickelt haben, stehen nur bedingt geeignete Kleb- und Reparaturkonzepte für lasttragende CFK-Bauteile zur Verfügung. Dies begründet den derzeit gesteigerten Forschungsbedarf in diesem Bereich. So arbeitet die Composite Repair Group im Forschungsprojekt FastRepair an einem schnellen Auslegungswerkzeug für geklebte geschäftete Reparaturen; im Projekt JoinDT wird das spezielle Ermüdungsverhalten von CFK im Fügebereich von Klebungen untersucht und im Projekt Delaware wird ein auf CFK-Bauteile zugeschnittener Reparaturansatz untersucht, der wesentlich schneller und ressourcenschonender ist als gewöhnliche Reparaturen. Dabei wird der Schadensbereich nicht mehr aufwendig entfernt und mit einem sogenannten Reparaturpflaster ersetzt, sondern der Schaden mit Hilfe eines Harzes reinfiltriert, also verklebt. Das stellt im Prinzip die „Carglass“-Autoglas-Reparatur für tragende CFK-Bauteile der Luftfahrt dar (zu detaillierteren Beschreibungen der Projekte siehe https://www.haw-hamburg.de/hochschule/technik-und-informatik/departments/fahrzeugtechnik-und-flugzeugbau/forschung/gruppen-und-projekte/faserverbundtechnologie/).

Die Composite Repair Group „lebt“ neben dem engagierten Einsatz der Doktoranden auch sehr stark durch die Unterstützung von Studierenden als studentische Hilfskräfte (finanziert durch laufende Projekte) und in Form von Projekt- und Abschlussarbeiten (wie Studienarbeiten oder auch Bachelor- und Masterarbeiten). Regelmäßig findet ein Studierendenaustausch zwischen der UPV und der HAW in beide Richtungen statt, bei dem nicht nur Studienleistungen erbracht werden, sondern gleichzeitig in die Kultur des anderen Landes über einen längeren Zeitraum eingetaucht werden kann. Letzteres haben auch bereits Forscher der Composite Repair Group im Rahmen von längeren Forschungsaufenthalten an der UPV erleben dürfen. So hat im Wintersemester 2017 Markus Linke bei einem Forschungsaufenthalt an der UPV zusammen mit Tonio Garcia-Manrique (Bild 1) zum einen Untersuchungen an CFK-Proben zur Verbesserung einer Compression-After-Impact-Testvorrichtung durchgeführt (siehe [1] zu Ergebnissen). Zum anderen ist die bereits beforschte Re-Infiltrierungsvorrichtung [2-4] zu der oben erwähnten „Carglass“-Autoglas-Reparatur für tragende CFK-Bauteile weiterentwickelt worden. Diese Arbeiten sind in das Promotionsprojekt Delaware eingeflossen, in dessen Rahmen der auf dem Projekt arbeitende Doktorand im Jahr 2019 ebenfalls einen Forschungsaufenthalt an der UPV zur Verbesserung der Re-Infiltrierungsvorrichtung durchgeführt hat (siehe [5-9] zu weiteren Ergebnissen). Weitere Forschungsaufenthalte sind in den laufenden Projekten JoinDT und FastRepair anvisiert.

Neben der Forschungszusammenarbeit findet ebenfalls eine rege Kooperation im Bereich Lehre statt. So lehrt Prof. Dr. Markus Linke seit 2014 regelmäßig im Rahmen des Masterstudiums „Máster en Diseño y Fabricacion Asistidos por Computador“ der Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño an der UPV zur Reparatur von Faserverbundkunststoffen. Gleichzeitig werden Dozenten der UPV immer wieder in die Lehre an der HAW integriert.

Darüber hinaus hat auch die Stadt Valencia sehr viel zu bieten. Valencia ist sehr schön am Mittelmeer gelegen und besitzt einen langen Stadtstrand mit einer kilometerlangen Promenade, gesäumt mit Restaurants und Bars, an dem neben den üblichen Strandaktivitäten auch sehr gut Sport (wie Volleyball, Fußball, Joggen oder Wassersport wie Kiten oder Wellenreiten, Letzteres jedoch eher in der Herbst- und Wintersaison möglich) getrieben werden kann. Mindestens 300 Sonnentage stehen dafür im Jahr zur Verfügung. Die Innenstadt mit ihrem unzähligen architektonischen Highlights und Kulturgütern ist von einem Grüngürtel, dem „Jardín der Turía“, auf ca. 9 km Länge umgeben, in dem nahezu unzählige Aktivitäten vom Entspannen, über allerlei Sport bis hin zu kulturellen Events genossen werden können und der das trocken sonnige Mittelmeerklima durch ein sattes Grün bereichert.

Kontakt:

Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Kfm. Markus Linke

markus.linke@haw-hamburg.de

Veröffentlichungen

[1] LINKE, M.; GARCÍA-MANRIQUE, J.A. (2018): Contribution to Reduce the Influence of the Free Sliding Edge on Compression-After-Impact Testing of Thin-Walled Undamaged Composites Plates, In: Materials Journal – Special Issue of the Manufacturing Engineering Society (MES), Volume 11, Issue 9, 2018, www.mdpi.com/1996-1944/11/9/1708 (zuletzt besucht: 14.01.2022)

[2] LINKE, M.; NESSLINGER, S.; GARCÍA-MANRIQUE, J.A. (2017): Re-infiltration Repairs of Composites in Civil Aviation, In: Silva Gomes, J.F.; Meguid, S.A.: Progress in Mechanics and Materials in Design, Konferenzband der 7th International Conference on Mechanics and Materials in Design (M2D2017), Albufeira/Portugal, 11.-15. Juni 2017 – ISBN 978-989-98832-6-0, S. 191-192

[3] GARCÍA-MANRIQUE, J.A.; LINKE, M. (2017): Retos y capacidades en la reparación de Composites por reinfiltración, Jornada Técnica (Tagung) - Introducción a la Mecánica de Fractura, Ensayos, Aplicaciones y Simulaciones, AIMPLAS Instituto Technológico del Plástico, Valencia/Spanien, 09. November 2017

[4] GARCIA, R.; LINKE, M.; NESSLINGER, S.; GARCÍA-MANRIQUE, J.A. (2017): An infiltration strategy to repair Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) parts, In: Procedia Manufacturing, Volume 13, 2017, S. 380-387, doi: doi.org/10.1016/j.promfg.2017.09.024

[5] OLIVARES-FERRER, A.J.; LINKE, M. (2020): Harzinjektion: CFK-Reparaturtechnik für die zivile Luftfahrt?, In: Ingenieurspiegel März 2020 - Ausgabe Luftfahrt, S. 14-17

[6] LINKE, M.; FLÜGGE, F.; OLIVARES-FERRER, A.J. (2020): Design and Validation of a Modified Compression-After-Impact Testing Device for Thin-Walled Composite Plates, In: Journal of Composite Science, 4(3), 126, https://doi.org/10.3390/jcs4030126 (zuletzt besucht: 14.01.2022)

[7] OLIVARES-FERRER, A.J.; LINKE, M. (2020): Development of a re-infiltration system based on pressure control for repairing Carbon-Fiber-Reinforced-Polymer laminates with Barely-Visible-Impact-Damage, In: Proceedings of ICCS23 - 23rd International Conference on Composite Structures & MECHCOMP6 - 6th International Conference on Mechanics of Composites, 1 – 4 Sep. 2020
https://reposit.haw-hamburg.de/handle/20.500.12738/10737 (zuletzt besucht: 14.01.2022)

[8] OLIVARES-FERRER, A.J.; LINKE, M. (2020): Modelling initial matrix cracking into thin-walled damaged laminates under Compression-After-Impact loading, virtuelle 3DEXPERIENCE Conference Eurocentral Design, Modeling & Simulation 2020

[9] OLIVARES-FERRER, A.J.; LINKE, M.; GARCÍA-MANRIQUE, J.A. (2019): Influence of geometric imperfections and internal damage patterns of thin-walled laminates on failure in Compression-After-Impact testing, In: Procedia Manufacturing 41(2019), S. 200-207, ISSN: 2351-9789, DOI: doi.org/10.1016/j.promfg.2019.07.047 (zuletzt besucht: 14.01.2022)