Praktische und simulative Analyse von mikroformschlüssigen In-Mould-Assembly Kunststoff/Metall-Verbunden hinsichtlich der Strukturfüllung sowie der resultierenden Werkstoffeigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 528646743

Kunststoff/Metall-Hybridbauteile können durch die Kombination der spezifischen Materialvorteile gewichtsreduzierte und kosteneffiziente Produkte mit hoher Funktionsintegration erzielen. Dabei stellt die Erzeugung des Materialverbundes eine Herausforderung dar. Durch den innovativen Fügeansatz des mikroformschlüssigen Verbundes, also dem Hinterspritzen großflächig aufgebrachter Mikrostrukturen, können die Vorteile des Formschlusses wie die Materialunabhängigkeit mit den Vorteilen des Stoffschlusses wie dem Vermeiden von Spannungsspitzen oder dem Ermöglichen einer Mediendichtheit verbunden werden. Bislang stehen in der Literatur noch keine Auslegungsrichtlinien für diesen Fügeansatz in Abhängigkeit der Strukturgeometrie, -anordnung und der verwendeten Formmasse zur Verfügung. Dies ist vor allem auf die aufgrund des Laserprozesses nicht vollständig definierte Mikrostrukturgeometrie und die Herausforderungen bei der Berechnung und Simulation der Füllung von Mikrostrukturen zurückzuführen. Die Füllung der Mikrostrukturen weist jedoch einen signifikanten Einfluss auf die Verbundfestigkeit auf, weshalb diese im Rahmen des Forschungsvorhabens grundlegend und Umfassend untersucht werden soll. Neben der Füllung der Mikrostrukturen im Spritzgießprozess werden auch die resultierenden Werkstoffeigenschaften wie die Kristallisation der Kunststoffformmasse im Bereich der Mikrostrukturen betrachtet. Ziel ist es, die Strukturfüllung sowie die Werkstoffeigenschaften in Abhängigkeit der Strukturgeometrie, der verwendeten Formmasse, dem eingesetzten Blechmaterial, den Spritzgießprozessparametern und der Formteilgeometrie vorherzusagen. Dazu werden sowohl umfassende praktische Analysen durchgeführt als auch verschiedene simulative Ansätze betrachtet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen