Beschreibung
Zementgebundener Beton wird hauptsächlich im Bauwesen verwendet. Die fortschreitende Entwicklung in der Betontechnologie und die damit einhergehenden verbesserten Materialeigenschaften ermöglichen es, ultrahochfeste Betone (UHPC, engl. Ultra High Performance Concrete) herzustellen und neue Anwendungsgebiete, auch im Maschinenbau, zu erschließen. Am Beispiel des Zahnrades wird in dieser Arbeit untersucht, ob sich UHPC auch für komplex belastete Maschinenbauteile eignet und ggf. etablierte Werkstoffe ersetzen kann. Hierzu erfolgte zunächst die Erstellung eines Anforderungsprofils für Beton als Zahnradwerkstoff. Anhand von Voruntersuchungen an feinkörnigem UHPC (=^ RPC, engl. Reactive Powder Concrete) wurden grundlegende Fragen zum Einfluss unterschiedlicher betontechnologischer Optimierungsprozesse behandelt. Dabei wurde beispielsweise der Einfluss von Fasern und der thermischen Behandlung auf die Betoneigenschaften analysiert. Es folgte die Entwicklung geeigneter Mischungszusammensetzungen für die Zahnradherstellung. Bei den entwickelten Betonen handelt es sich um einen RPC und zwei HPSICCs (engl. High Performance Silicon Carbid Concrete), an denen relevante Materialparameter bestimmt wurden. Abschließend erfolgte die Erstellung eines geeigneten Konzepts für die Betonzahnradherstellung, es wurden numerische Tragfähigkeitsuntersuchungen durchgeführt und die Realisierbarkeit von Betonzahnrädern anhand eines Demonstrators gezeigt. Insgesamt konnte anhand der drei entwickelten Betone die Eignung von UHPC als Zahnradwerkstoff nachgewiesen werden.
