Energieeffiziente Herstellung und mechanismenbasierte Charakterisierung des Korrosionsermüdungsverhaltens von laserstrukturierten Hybridverbunden

• Antragsteller: Dr. Jan Haubrich; Professor Dr. Thomas Tröster; Professor Dr.-Ing. Frank Walther
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426499947

Ziel des Forschungsprojekts mit Adressierung des Mobilitätssektors ist die Entwicklung und Charakterisierung stoffschlüssig gefügter und korrosionsresistenter CFK/Al 6082-Hybridverbunde für den Einsatz in höher-belasteten Karosseriestrukturen. Moderne Fahrzeuge sind inzwischen Multimaterial-Designs, die Herstellung der hybriden Werkstoffverbunde erfordert jedoch derzeit noch viele, zumeist manuelle Einzelschritte und stellt hohe Ansprüche an die Methodik, den Autoklavprozess und die Kontaminationsvermeidung während der Verarbeitung, sodass die Kosten nach wie vor verhältnismäßig hoch sind. Außerdem müssen Eigenspannungsprobleme im Bauteil sowie die elektrochemische Entkopplung der Einzelkomponenten zur Vermeidung von Kontaktkorrosion zwischen Kohlenstofffasern und Metall (z.B. CARALL) beachtet werden. Im Forschungsprojekt soll neben der anwendungsbezogenen Effizienzsteigerung durch Leichtbau prozessbezogen auch die Herstellung der Hybridverbunde sowie deren Charakterisierung energieeffizient gestaltet werden. Die stoffschlüssige Verbindung zwischen Faserverbundkunststoff und metallischer Komponente sowie die Herstellung des Bauteils durch Umformung wird dazu in einem Arbeitsschritt realisiert, um Prozessschritte und somit Zeit einzusparen. Hinsichtlich der Alterungs- und Korrosionsproblematik wird eine Laservorbehandlung der metallischen Fügeflächen über instrumentierte Korrosionsermüdungsversuche auf ihre Wirksamkeit bzw. Beständigkeit untersucht und mittels mechanismenbasierter Charakterisierung des Verformungsverhaltens ein Grundlagenverständnis hinsichtlich auftretender Alterungs- und Schädigungsvorgänge aufgebaut. Als Modellsystem zur Untersuchung grundlegender Fragestellungen zu Prozesstechnik, Anbindungs-, Alterungs- sowie Korrosionsmechanismen, wird auf der Basis gemeinsamer Vorarbeiten die Kombination der im Automobilbereich verwendeten Legierung Al 6082-T6 mit Kohlenstofffasern (Fasertyp: SGL C30 T050 342 EPY) und dem Epoxidharz E201 (SGL Group) gewählt. Die Projektstruktur spiegelt die Expertise und Forschungsschwerpunkte der drei Partner bzgl. Herstellung von Hybridbauteilen (LiA), der Fügetechnologie und Grenzflächenanalytik (DLR) sowie der Mess- und Prüftechnik hinsichtlich des Ermüdungs- und Korrosionsverhaltens (WPT) wider. Nur durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit kann das Projektziel erreicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen