Beckert, WielandWielandBeckertStockmann, JensJensStockmannKoplin, ChristofChristofKoplinKailer, AndreasAndreasKailer2024-03-062024-03-062023https://publica.fraunhofer.de/handle/publica/462923Basierend auf den Erfahrungen mit keramischen Federelementen (Schraubendruckfeder, Tellerfeder) aus dem AiF-Projekt EndurSpring wurde mit der Planar-Torsionsfeder ein neuartiges Federkonzept entwickelt, welches die Vorteile beider Typen (hohes Deformationspotential ggü. einfacheren Fertigungsoptionen) miteinander kombiniert. Die Geometrie gleichert einer Spiralfeder unter axialer Belastung, bei der durch eine spezifisch adaptierte Konturierung des Materialquerschnitts mit kontinuierlich ansteigendem Windungsabstand entlang der Windung eine möglichst gleichförmige Torionsbelastung (ähnlich einer Schraubendruckfeder) ermöglicht wird. Die Form dieser Konturierung für eine jeweils vorgegebene Spezifikation (Bauraum, Federrate) wird in einem numerischen Optimierungsprozess ermittelt. Dieser Vorgang kann bevorzugt durch Einsatz von Finite Elemente Simulationen erfolgen. Wesentliches Kriterium im Auslegungsprozess, der auf einer statistischen mechanischen Zuverlässigkeitsbewertung für spröde Materialien (Keramik, Hartmetall) nach einer Weibull-Verteilung der kritischen Fehler beruht, ist die Minimierung der Bruchwahrscheinlichkeit für die Nennbeanspruchung. Durch die planare Grundform ist die keramische Formgebung im Vergleich zur Schraubendruckfeder deutlicht vereinfacht. Zusätzlich zu den traditionellen spanenden Technologien ist die Form mit anderen innovativen Fertigungstechnologien (Folientechnik, Laserkontuieren, 3D-Druck) kompatibel. Die Struktur bietet sich daher auch als monolithisch integrierbares Funktionselement in komplexen Bauteilen an.deFeder-AuslegungModellierungKeramikstatistische Zuverlässigkeitsbewertungconference paper