Konstruktions- und Prozessgestaltung halbschalig geschweißter Hochleistungsbauteile aus Organoblechen

Vorhabenbeschreibung:

Organobleche gehören zu den endlosfaserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen. Ihre Nutzung hat in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen. Gründe sind u.a. die hohe spezifische Festigkeit aber auch die einfache Verarbeitbarkeit. Unter Verwendung des Thermoformprozesses werden Organobleche heute oftmals zu halbschaligen Bauteilen verarbeitet. Diese Bauteile bieten jedoch nur begrenzte Steifigkeiten. Eine Steifigkeitserhöhung wird derzeitig durch die Um- bzw. Durchspritzung mit verstärkenden Elementen erzielt. Alternativen zur Steifigkeitserhöhung sind das Twin-O-Sheet Verfahren und das Kleben sowie Schweißen von Halbschalen. Diese Verfahren werden zur Erzeugung von Hohlkörperstrukturen aus Organoblechen eingesetzt. Durch ungünstige Faserorientierungen der Fügeebenen in Hutprofilform (Twin-O-Sheet, Schweißen), die notwendige Kraftübertragung durch die zusätzliche, festigkeitsbestimmende Kleberschicht oder bauteilgewichtserhöhende Umspritzungen der thermogeformten Organobleche kann jedoch nicht das volle Werkstoffpotenzial genutzt werden. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens sollen Fügetechniken entwickelt und erforscht werden, die das Fügen komplexer Hohlkörperbauteile aus Organoblechen, mit optimaler Ausnutzung der Faserverstärkung über die Fügeebene hinweg, ermöglichen. Dieses Ziel soll durch die Erzeugung von Überlappverbindungen mittels des Infrarot- oder Warmgasschweißverfahrens erreicht werden. Hierzu werden ausführliche Untersuchungen an Plattenprobekörpern durchgeführt, welche u.a. die Einflüsse der Faserverstärkungsart (z.B. Gewebe und Gelege, Faserarten, Faserorientierungen), des Laminataufbaus und der Fügenahtgeometrie auf die Strahler- bzw. Warmgas-Werkstoff-Wechselwirkungen und Schweißnahteigenschaften beschreiben sollen. Zudem werden thermogeformte Organobleche überlappend geschweißt und Bauteilprüfungen unterzogen, die einen Vergleich zum Erlanger Träger und die Bewertung der Nutzbarkeit für weitere industrielle Anwendungen in KMU ermöglichen.