Ultrahochleistungsbeton (UHPC) verfügt über Eigenschaften, die sich vorteilhaft im Maschinenbau nutzen lassen. Dazu zählen u.a. die hohe Druck- und Zugfestigkeit sowie die ausgezeichnete Dauerhaftigkeit. Diese besonderen Eigenschaften waren der Ausgangspunkt für ein Forschungsprojekt, das die Herstellung von Zahnrädern aus UHPC zum Ziel hatte. Im Rahmen dieses Projekts wurden die Anforderungen an Zahnradwerkstoffe, die Festlegung geeigneter Mischungszusammensetzungen und mögliche Fertigungsverfahren untersucht. Im Ergebnis wurde ein besonderer UHPC auf der Basis von Siliziumcarbid (High Performance Silicon Carbide Concrete, HPSICC) entwickelt, der den ermittelten Anforderungen entsprach. Mithilfe von eigens gefertigten, mehrteiligen Schalungssystemen wurden Zahnräder aus HPSICC im Maßstab 1:1 hergestellt und umfangreichen Tests unterzogen. In dem Beitrag wird über die Werkstoffentwicklung, die prototypische Realisierung von Schalungssystemen und die Eigenschaften der hergestellten Zahnräder berichtet. Anhand von experimentellen und numerischen Untersuchungen wird die Eignung von UHPC-Zahnrädern für Anwendungen im Maschinenbau demonstriert.
Gears made of ultra-high performance concrete
Ultra-high performance concrete (UHPC) has properties that can be used to advantage in mechanical engineering. These include high compressive and tensile strength as well as excellent durability. These special properties were the starting point for a research project aimed at manufacturing gears from UHPC. Within the scope of this project, the requirements for gear materials, the determination of suitable mix compositions and possible manufacturing processes were investigated. As a result, a special UHPC based on silicon carbide (High Performance Silicon Carbide Concrete, HPSICC) was developed that met the requirements identified. With the help of custom-made, multi-part formwork systems, gears were manufactured from HPSICC on a 1:1 scale and subjected to extensive testing. The contribution reports on the material development, the prototypical realization of formwork systems and the properties of the manufactured gears. Experimental and numerical investigations are used to demonstrate the suitability of UHPC gears for applications in mechanical engineering.