
Alexandros Jusko
Werner-Heisenberg-Gymnasium
Titel der Forschungsarbeit: Entwicklung, Dimensionierung und Fertigung eines Hochleistungs-Paddels aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff
School: TUM School of Engineering and Design
Department: Department of Aerospace and Geodesy
Forschungsgruppe: Lehrstuhl für Carbon Composites
Betreuung: Prof. Dr.-Ing. Klaus Drechsler
Abstract der Forschungsarbeit
Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf, die Berechnung, Fertigung sowie Prüfung eines hocheffizienten Stand-Up-Paddels aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dabei soll deutlich werden, dass Kohlefaserverbundwerkstoffe durch ihre spezifischen Eigenschaften, insbesondere durch das hohe Verhältnis von Steifigkeit zu Gewicht, deutlich zu einer Leistungssteigerung des Sportgeräts beitragen und deshalb im Wassersport für Stand-Up-Paddel äußerst geeignet sind. Im ersten, theoretischen Teil wird zunächst der aktuelle Stand der Technik von Faserverbundwerkstoffen zusammengefasst, um ein Grundverständnis für die verwendeten Materialien und deren Eigenschaften sowie Fertigungsverfahren herzustellen. Nach einer Marktanalyse auf bestehende Paddelarten erfolgt die analytische Dimensionierung des Paddels, bei der über Kraftanalysen, Biegemomentberechnungen und Flächenträgheitsmomente die benötigten Abmessungen des Schafts bestimmt wurden. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde das Paddel anschließend praktisch gefertigt. Dabei kamen Verfahren wie das Flechten und Laminieren von Faserverbundstrukturen, der 3D-Druck des Griffs sowie Klebe-, Schleif- und Lackierprozesse zur Anwendung. Ein exemplarischer Praxistest lieferte positive Ergebnisse für Parameter wie Handhabung, Schwimmfähigkeit oder Stabilität. Somit erfüllt das Endprodukt die gesetzten Anforderungen hinsichtlich Effizienz und übertrifft vergleichbare Paddel aus herkömmlichen Materialien in puncto Gewichtsersparnis. Kleinere Abweichungen zwischen Theorie und Praxis ergaben sich hauptsächlich aus fertigungstechnischen Grenzen und Materialverfügbarkeiten. Insgesamt liefert die Arbeit einen erfolgreichen Nachweis für den Einsatz von CFK im Wassersport und bietet eine Grundlage nachfolgende Forschungen in diesem Bereich.
