Detailseite
Projekt
Umformend hergestellte intrinsische Hybridverbunde für crashbelastete Strukturbauteile
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel; Professor Dr.-Ing. Jörn Ihlemann; Professor Dr.-Ing. Thomas Lampke; Professor Dr.-Ing. Martin Franz-Xaver Wagner
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung von 2014 bis 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255883585
Trotz des großen Einsatzpotentials im Bereich crashbelasteter Strukturen haben sich Hybridbauteile in der Großserienfertigung noch nicht etablieren können. Gründe hierfür liegen in der bislang komplexen und kostenintensiven Fertigung sowie in der schwierigen Charakterisierung, Simulation und Auslegung solcher Verbunde. Durch intensive Arbeiten der einzelnen Forschungsstellen konnte im Rahmen der ersten Förderperiode des Gemeinschaftsprojektes gezeigt werden, dass die Umsetzung eines intrinsischen Hybridverbundes für crashbelastete Strukturbauteile realisierbar ist. Dazu wurde ein Hybridverbund aus endlosfaserverstärkten Kunststoff (FVK) mit integriertem metallischen Einleger entwickelt. Die Anbindung des Einlegers an den FKV erfolgte durch eine Kombination aus Form- und Stoffschluss. Die effiziente Generierung der adhäsiven Anbindung basierte dabei auf einem speziell entwickelten Sol-Gel-Verfahren. Zur Realisierung des Formschlusses wurden während des übergelagerten globalen Umformprozesses lokale Formschlusselemente in den FKV eingebracht. Damit erfolgten die Hybridisierung, die Herstellung der Bauteilgeometrie und das Ausformen der Formschlusselemente in einem Prozessschritt. Hochpräzise Simulationen und neu entwickelte Möglichkeiten einer experimentellen Charakterisierung der Einzel-komponenten sowie des Verbundes bildeten dabei die Grundlage für die Dimensionierung dieses intrinsischen Hybriden. Das Vorhaben in der zweiten Förderperiode fokussiert sich auf eine systematische Weiterentwicklung der Crashstruktur sowie auf die Steigerung der inneren Komplexität des Verbundes. Das zentrale Ziel ist es dabei, die Gestaltung und die Technologie zur Herstellung des Hybridverbundes für eine Anwendung in der Serienproduktion zu befähigen. Dies setzt zum einen die Robustheit des Produktionsprozesses auch bei einer gesteigerten Komplexität des geometrisch werkstofflichen Interfaces voraus. Zum anderen müssen die Auswirkungen des Produktionsprozesses sowie der Belastungen im späteren Einsatz auf das Verhalten des resultierenden Hybridverbundes identifiziert und bewertet werden. Hierzu erfolgt eine entsprechende Abbildung dieser Einflüsse im Simulationsmodell. In Verbindung mit einer simulativen sowie experimentellen Charakterisierung werden anschließend Gestaltungsvorschläge erarbeitet. Von zentralem Interesse ist dabei die Grenzfläche zwischen dem FVK und dem metallischen Einleger. Erst die spezifizierte Gestaltung dieser für die Festigkeit des Hybridverbundes entscheidenden Komponente ermöglicht den Transfer des Hybridverbundes in die Anwendungsreife. Durch die Zusammenführung der Kompetenzen der einzelnen Forschungsstellen kann somit die Thematik intrinsische Hybridverbunde als crashbelastete Strukturbauteile bearbeitet werden und ein wesentlicher Beitrag zur Etablierung der Hybridverbundtechnik geleistet werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
