Faserverbundtechnik / Leichtbau

Der Kompetenzbereich Faserverbundtechnik/Leichtbau beschäftigt sich mit der Konstruktion, Dimensionierung und Fertigung von hoch beanspruchten Leichtbaustrukturen.

Höchste mechanischen Eigenschaften bei niedrigem Gewicht: Die Kompetenzen des Fachbereichs Faserverbundtechnik/Leichtbau reichen von Ideenfindung und Konzeptentwicklung über Konstruktion, Simulation und Optimierung bis zum Aufbau von Prototypen und Bauteiltests. Neue, nachhaltige Materialien erlauben zukunftsorientierte Lösungen für den kosteneffizienten Leichtbau von morgen.

Kernkompetenzen

  • Materialentwicklung, z.B. Schlagzähigkeitsmodifikation
  • Bauteilauslegung und Werkstoffwahl
  • Dimensionierung mit analytischen und numerischen Methoden FEM
  • Faserverbund-, Sandwich- und Mulitmaterialtechnologie
  • Prozess- und Werkzeugtechnik
  • Verfahrensentwicklung
  • Werkstoff- und Bauteilprüfung
  • Stoffdatenermittlung
  • Gefüge- und Schadensanalyse 

Simulation und Optimierung von Strukturen und Prozessen

  • Strukturanalyse und -optimierung mit ANSYS (ACP), Marc Mentat, LS Dyna
  • Füllsimulation mit ANSYS und myRTM (www.myrtm.ch)
  • Simulation von Schwingungen und Dämpfungsverhalten

Infrastruktur zur Herstellung von Composite-Bauteilen (thermoset/thermoplast)

  • Zünd-Schneidtisch zur Preform-Erzeugung (PrePregs, Platten, trockene Halbzeuge) inkl. Fräsaufsatz
  • Verschiedene Versuchswerkzeuge (Handlaminieren, Infusion, Injektion, Prepreg)
  • Plattenwerkzeuge zur Material- und Prozesscharakterisierung
  • Maroso-Autoklav
  • PU-Injektionsanlage Isotherm PSM90
  • Harzinjektionsanlage DOPAG
  • Div. Drucktöpfe für Injektionsprozesse
  • Membran-Formanlage
  • Vier Pressen mit einer Presskraft von 6 t bis 200 t
  • Div. Vakuumpumpen
  • Diverse Öfen
  • Diverse Peripherie wie Dosieranlagen, Temperiergeräte und Mischanlagen

Verschiedene Prüfeinrichtungen und Analysegeräte

  • Falltürme bis 75J und 300J
  • Ultraschallgerät zur Bestimmung von Delaminationen
  • Permeabilitätsmessgerät (Permeameter)
  • Schwingungs-/Dämpfungsprüfstände
  • Computertomograph (CT) von RX Solutions
  • Div. Prüfgeräte zur mechanischen Charakterisierung (siehe Prüftechnik)
Wie werden Seilbahnen revidiert?

Die Rollenbatterien von Umlauf-Seilbahnen müssen etwa alle 10 Jahre einer umfassenden Revision unterzogen werden. Bisher war damit ein aufwendiger Prozess verbunden, inklusive teuren Helikopterflügen. Eine innovative Wartungsplattform ermöglicht es nun, sämtliche Arbeitsschritte direkt am Mast auf Augenhöhe durchzuführen. Entwickelt wurde die Plattform in enger Zusammenarbeit zwischen der Colombo Seilbahnrevisionen GmbH und der OST.

Verantwortlich für die robuste und vielseitige Konstruktion ist Projektleiter Mike Zahner vom IWK an der OST. «Die Verschmelzung des jahrzehntelangen Expertenwissens von Stephan Colombo mit modernen Konstruktionsmethoden war eine motivierende Herausforderung», so Zahner. Mit der Wartungsplattform wurde für Seilbahnbetreiber eine effiziente und sichere Lösung für die Wartung und Prüfung geschaffen. Die neue Plattform vereinfacht den Wartungsprozess, spart Kosten und Zeit und trägt zur Sicherheit und Zuverlässigkeit der Seilbahnen bei. Dass das auch im Interesse der Seilbahnbetreiber liegt, zeigte sich bereits nur wenige Monate nach Fertigstellung der Wartungsplattform: Colombo hat bereits die erste Plattform an einen Seilbahnbetreiber verkauft, der diese nun selbst für Revisionen nutzt.

Nachhaltige Composites - Herausforderungen der kommenden Jahre

Die Hersteller von Composite-Bauteilen stehen vor grossen Herausforderungen in den nächsten Jahren. Wie können nachhaltige Lösungen und eine Kreislaufwirtschaft für faserverstärkte Bauteile aussehen? Welche Ansätze gibt es bereits, und wo besteht noch Forschungsbedarf?

Film anschauen

Film: Swiss Plastics Plattform

Verfahrensentwicklung CRAMPOW

CRAMPOW ist eine Aufstiegshilfe für Skitouren und Freeriden. Dabei verhindert ein sehr leichter Flügel das Einsinken im Tiefschnee, integrierte Steigeisen bieten gleichzeitig optimalen Halt. Im Rahmen seiner Bachelorarbeit hat Mike Zahner die Produktidee und bestehende Prototypen zu einem seriennahen Produkt umgesetzt. Auf dem Weg dahin mussten zahlreiche Probleme gelöst werden: von der Materialauswahl über die Bauweise mit Integration von Steigeisen und Befestigungsplatte bis hin zum Umformprozess des eigentlichen Flügels.

Entstanden ist ein neuartiges, extrem leichtes und perfekt an die Anforderungen angepasstes Produkt, das vor allem dank des optimierten Umformprozess effizient hergestellt werden kann. Die ausgewählte Materialkombination lässt ausserdem ein fast vollständiges Recycling zu, eine wichtige Forderung des Industriepartners Auftriib (https://auftriib.com/).

26. Fakuma

Gespräch mit Prof. Dr. Gion A. Barandun, Fachbereichsleiter Faserverbund Leichtbau, an der 26. FAKUMA, Internationale Fachmesse für Kunststoffverarbeitung in Friedrichshafen

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Film: Swiss Plastics Platform

Fachzeitschriften

2024

Optimierte Methodik bei der Skientwicklung
Stapf, D., Barandun, G., Germanier, B., KunststoffXtra 01/02-2024, S. 20-21

2023

Novel Modular Walking Orthosis (MOWA) for Powerful Correction of Gait Deviations in Subjects with a Neurological Disease
Schröder, J., Barandun, G., Leimer, P., Morand, R., Göpfert, B., Rutz, E., MDPI 12/2023

Sandwich-Bauteile auf PU/PET-Basis
Barandun, G., Richle, S., Eggenschwiler, H., KunststoffXtra 10-2023, S. 48-49

Recyclable flame retardant phosphonated epoxy based thermosets enabled via a reactive approach (Englisch)
Klingler, W., Rougier, V., Huang, Z., Parida, D., Lehner, S., Casutt, A., Rentsch, D., Brändli Hedlund, K., Barandun, G., Michaud, V., Gaan, S., Chemical Engineering Journal 06/2023

Fatigue Assessment of Carbon Fiber-Reinforced Polyurethane with Regard to Crack Initiation and Propagation (Englisch)
Gerdes, L., Franck, P., Richle, S., Barandun, G., Walther, F., MDPI 03/2023 

2022

Neuartige modulare Gehorthese zur leistungsfähigen Korrektur von Gangabweichungen bei neurologisch bedingten Gehstörungen
Schröder, J.-H., Barandun, G., Leimer, P., Morand, R., Göpfert, B., Rutz, E.

Download Die Ski-Entwicklung neu gedacht
Stapf, D., Barandun, G., Germanier, B., KunststoffXtra 05-06/2022, S. 18-20

Computed tomography-based characterization of impact and fatigue after impact behaviour of carbon fiber-reinforced polyuretane
Gerdes, L., Richle, S., Mrzljak, S., Hülsbusch, D., Barandun, G., Walther, F., Elsevier 03/2022

2021

Download Thermoplast-Schaumspritzgiessen
Barandun, G.A., Wick, C., KunststoffXtra 11/2021, S. 14-15

Download Design of a structural composite hydrogen tank
Barandun, G.A., Zimmermann, U., KunststoffXtra 5/2021, S. 6-7

Download Struktureller Composite-Wasserstofftank
Barandun, G.A., Zimmermann, U., KunststoffXtra 5/2021, S. 10-11

2020

Download Rechnergestützte Optimierung von Composite
Barandun, G.A., Müller, L., KunststoffXtra 9/2020, S. 24-25

Download Hybridbauteile – das Beste aus zwei Welten
KunststoffXtra, Hybridtechnik Keynote, Swiss Plastics Expo: Hybridbauteile – das Beste aus zwei Welten

Download Alternative zu Glasfaser, Öl und Chemie
Barandun, G.A.: Alternative zu Glasfaser, Öl und Chemie, KunststoffXtra 1-2/2020, S. 18-19

2019

Download Hybridbauweise mit Composites
Hybridbauweise mit Composites, KunstsoffXtra 12/19, S. 53-54

Download schneller zum optimierten Composite-Bauteil
Barandun, G.A.: Schneller zum optimierten Composite-Bauteil, KunststoffXtra 6/19, S. 16-17

Download Innovationen für den nächsten Medaillenregen
Innovationen für den nächsten Medaillenregen, HSR Magazin 1/2019, S. 26-27

Download Flexibles Panorama für Flexible Hallen
Flexibles Panorama für Flexible Hallen, HSR Magazin 1/2019, S. 12-13

Fachvorträge

2019

Stapf, D.: Lighter International Conference Gothenburg, «Cost-efficient structural composite parts combining unidirectional tape reinforcements and injection molding processes», 20./21. November 2019

Barandung, G. A.: Swiss Medtech Expo: Vortrag «Perfekt angepasste Orthesen Dank individueller Fertigung», 10. September 2019, Messe Luzern

Barandun, G.A.: Innovationstag der AIF/ZIM in Berlin, Vorstellung Projekt PRISCA im Rahmen der EURAKA-Zusammenarbeit, 9. Mai 2019

Barandun, G. A.: Carbon Composites Schweiz Thementag «Thermoplastische Composites», Vortrag: «Combining unidirectional tapes with an injection molding process», 9. April 2019, EPFL in Lausanne

Barandun, G. A., Stapf, D.: 4a Technologietage, Steigerung der Schlagzähigkeit von Composites durch den Einsatz von Polyurethan als Matrixwerkstoff, 26./27. Februar, Schladming

Barandun, G. A.: VPE Swiss Workshop, Von Anwendern für Anwender: «Materialmodelle: Schlüssel für erfolgreiche FEM-Analysen»; Vortrag «Anwendungsorientierte Modellierung von Verbundmaterialien», 31. Januar 2019

2018

Corbisieri, C.: APO Jahrestagung in Fribourg: Neuer Ansatz in der Orthesen-Prüftechnik, 25.10.2018

Swedish-Swiss Innovation Initiative at EMPA Dübendorf, 25.9.2018

Barandun, G. A.: Kunststoffe im Bauwesen: Grundlagen Faserverbund-Technik und Anwendungen - Potential für das Bauwesen? , HSR Rapperswil, 13.9.2018

Barandun, G.A., Schüssler, L., Angst, P., Eggenschwile, H.: ICSS International Conference on Sandwich Structures: PROCESS OPTIMIZATION FOR ULTRA-LIGHTWEIGHT POLYURETHANE/PET RESIN TRANSFER MOLDING (RTM) SANDWICH COMPONENTS, 20.-22-8.2018

Barandun, G.A., Corbisieri, C.: CADFEM Users Meeting 2018: ENTWICKLUNG EINES MODULAREN ORTHESENSYSTEMSMIT COMPOSITE-FEDERN, 14.6.2018, HSR Rapperswil

14.-17.5.2018: Baltic Conference Series, Stockholm/Helsinki:

  • Carbon fibre tape reinforced thermoplastic structural components; Dominik Stapf, Donat Schönenberger, Gion A. Barandun, Riccardo Brunold, Martin Rudolph, Oliver Gschwend, Memo Ljatifi
  • Phenolic resin composites for flame resistant structural parts; Karin Hedlund, Gion Andrea Barandun, Leonhard Grämiger, Peter Gimmnich, Niklaus Zaugg, Martin Rosenberger, Sabyasachi Gaan
  • Polyurethane RTM for Structural Components; Lorenz Schüssler, Gion A. Barandun, Daniel Hülsbusch, Frank Walther, Ulrich Fehrenbacher, Jürgen Emig, Jürgen Tauchner, Stefan Pachernegg, Gazmend Braha
  • Biocomposites based on plant materials; Gion A. Barandun, Donat Schönenberger, Ozan Sahin, Sauro Bianchi, Ingo Mayer

Bianchi, S. (BFH), Barandun, G.A. (IWK): 3. Biokunststoff-Seminar: Tannin-basierte Biocomposites im Harzinjektionsverfahren, 19.4.2018, Rapperswil

6.3.-8.3.2018: Teilnahme JEC World Paris, nominiert für den JEC Award in der Kategorie Aeronautics / Application mit dem PU-RTM nose cone zusammen mit FACC, Rühl, Isotherm und dem WPT der TU Dortmund (Exponat auf dem «Innovation Planet» gezeigt)

zai Entwicklungen 2024

Mit unserem langjährigen Partner zai arbeiten wir im aktuellen Innosuisseprojekt 2023-24 an der perfekten Form eines Skis.

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Formnext Messe in Frankfurt

19. bis 22. November 2024

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Prof. Dr. Gion Andrea Barandun
Leiter Fachbereich Faserverbundtechnik / Leichtbau

+41 58 257 47 79
gion.barandun(at)ost.ch