Kunststoff-Direktverschraubungen: Einsatz von Experiment und Simulation zur Analyse des Vorspannkraftverlaufs

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Rainer Renz
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5442550

Für die lösbare Verbindung von Bauteilen aus Kunststoff sind Kunststoffdirektverschraubungen das dominierende Fügeverfahren. Nachteilig sind allerdings die durch das viskoelastische Verhalten der Kunststoffe bedingte zeit- und temperaturabhängige Abnahme der Vorspannkraft und deren weitere Beeinflussung durch den Wärmedehnungsunterschied von Kunststoff und Metall. Durch den gekoppelten Einsatz von experimentellen Verfahren (Vorspannkraftmessung, berührungslos optische Messverfahren zur ortsaufgelösten Deformationsanalyse) und FE-Simulation soll der Einfluss von Zeit und Temperatur auf den Vorspannkraftverlauf analysiert werden. Aufgrund der hohen Belastbarkeit wird die Direktverschraubung von kurzfaserverstärkten Thermoplasten (PA GF30) untersucht. Der Tubus, der aufgrund der Faserverstärkung inhomogen und anisotrop ist, wird ortsaufgelöst untersucht, und hierauf aufbauend werden die lokalen Werkstoffparameter für die FE-Analyse ermittelt. Die FE-Analyse der Direktverschraubung selbst wird experimentell anhand des Vorspannkraftverlaufs sowie der Oberflächendeformation überprüft und optimiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen