Im seitens der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gef?rderten Forschungsprojekt hat der Lehrstuhl für Leichtbau im Automobil (LiA) in Kooperation mit den Projektpartnern der Hotset GmbH die Entwicklung einer beheizbaren, hybriden Leichtbaustruktur in den vergangenen 18 Monaten erfolgreich umgesetzt. In Zukunft lassen sich beheizbare Hybridstrukturen auf Basis von recycelten Kohlenstofffaservliesen (rCF) neben dem im Projekt fokussierten Einsatz als beheizte Bodenplatte in Campingfahrzeugen auch für vielf?ltige, weiterführende Anwendungen herstellen. Als Anwendungen sind u.a. das De-Icing von Rotorbl?ttern von Windkraftanlagen oder der Beheizung von Batterien in Elektrofahrzeugen denkbar, wodurch die Erschlie?ung eines neuen Marktsegments für Sekund?rrohstoffe erzielt werden kann.
Das Heizelement nutzt den Mechanismus der jouleschen W?rme durch den Einsatz der hervorragend elektrisch leitf?higen Kohlenstofffasern. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung fungiert das rCF-Vlies als fl?chiger Widerstand, was zu einer effizienten Umwandlung von elektrischer Energie in W?rme führt. Für die Auslegung der hybriden Leichtbaustruktur wurden Werkstoffe entsprechend den gewünschten mechanischen, elektrischen und thermischen Anforderungen an die Fu?bodenheizung im Campingfahrzeug mit Hilfe der methodischen Materialauswahl nach Ashby abgeleitet.
Anschlie?end erfolgte die Auslegung der Heizelemente durch Modifikation diverser Parameter. Dabei wurde unter anderem das Fl?chengewicht des rCF-Vlies, die Kontaktierung mittels Kupferklebeband und Kupferdraht, die Ausrichtung der Vlieslagen zwischen den Kontaktstellen sowie die Gr??e der Heizelemente variiert und deren Einfluss auf die erzielbare Heizleistung untersucht. Zudem stand die homogene Temperaturverteilung der Heizelemente im Fokus der Untersuchungen. Im Projekt konnte anhand von Thermographieaufnahmen gezeigt werden, dass die Nutzung von rCF-Vlies mit einem Fl?chengewicht von 30 g/m? gegenüber rCF-Vliesen mit niedriger Grammatur eine deutlich homogenere W?rmeentwicklung hervorruft.
Im Sinne einer Funktionsintegration wird das Heizelement mit den pr?ferierten Werkstoffen kombiniert, so dass ein funktionsf?higer Prototyp der Fu?bodenheizung entsteht, dessen Eigenschaftsprofil in weiteren Untersuchungen validiert werden konnte. Sowohl in statischen Tests als auch bei der Untersuchung der erreichbaren Temperaturentwicklung konnte gezeigt werden, dass die gewünschten mechanischen, elektrischen und thermischen Anforderungen für den Einsatz als Fu?bodenheizung erreicht werden. Zudem konnte demonstriert werden, dass der Einsatz von rCF-Vliesen aufgrund der guten Drapierbarkeit auch für den Einsatz in komplexere Geometrien mit Sicken und Radien geeignet ist. Auch in diesen F?llen resultiert die Bestromung in einer homogenen W?rmeverteilung.
Der Abschlussbericht dieses Projekts wird bei der DBU erh?ltlich sein.
