Entwicklung multifunktionaler Schnittstellen zum Verbinden von FKV mit Metallen unter Nutzung etablierter Fügeverfahren

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Kernthesen

  • Metallische Inserts können als Schnittstellen genutzt werden, um FKV mit Metallen mittels etablierter punktueller Fügeverfahren wie Widerstandspunktschweißen (WPS) oder Clinchen zu Verbinden
  • Die metallischen multifunktionalen Schnittstellen (MFS) lassen sich bereits während der Bauteilfertigung mit einem Dornwerkzeug in eine FKV-Struktur faserschädigungsfrei einformen.

Zusammenfassung

Mischbauweisen aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) und Metallen bieten ein hohes Potential für den ressourcen- und kosteneffizienten Leichtbau. Die mangelnde Verfügbarkeit geeigneter Fügeverfahren stellt jedoch bislang häufig ein Hemmnis für den Serieneinsatz von FKV dar. Zudem besteht in der Industrie die Forderung, trotz steigender Werkstoffvielfalt die Anzahl unterschiedlicher Fügeverfahren zu reduzieren.

Um diese Hürden zu überwinden, wurde eine neue vorwettbewerbliche Technologie für schädigungsarme, kraftflussgerechte FKV/Metall-Verbindungen auf Basis etablierter punktueller Fügeverfahren wie Widerstandspunktschweißen (WPS) oder Clinchen entwickelt. Hierzu werden metallische multifunktionale Schnittstellen (MFS) bereits während der Bauteilfertigung mit einem Dornwerkzeug in eine thermoplastische FKV-Struktur integriert, wobei die Verstärkungsfasern nicht durchtrennt sondern umgelenkt werden.

Im selben Prozessschritt wird die MFS eingeformt und ein matrizenseitig angeordneter Gegenstempel erzeugt einen Formschluss zwischen MFS und FKV. Anschließend kann das FKV-Bauteil mittels etablierter punktueller Fügeverfahren prozesssicher mit Metallstrukturen verbunden werden.

Dieses neuartige Verbindungssystem soll den kostengünstigen, effizienten Einsatz von FKV-Strukturen in modernen Mischbauweisen durch Integration in bereits verfügbare Montageprozessketten für klassische Metallbauweisen ermöglichen.


Projekt

EFB 08/119, 20870BG

Referent: Juliane Troschitz, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik, Technische Universität Dresden


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