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Thursday, September 17, 2015, Saal Kopenhagen 3:00 PM Fügen von faserverstärkten Kunststoffen III |
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Modifiziertes Blindnieten - eine neue Technologie für die Verbundbauweise |
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Frank Podlesak* / Gesipa Blindniettechnik GmbH
, Deutschland André Hälsig / TU Chemnitz Institut für Füge- und Montagetechnik (IFMT), Deutschland Wolf Georgi/ TU Chemnitz Institut für Füge- und Montagetechnik (IFMT), Deutschland Peter Mayr/ TU Chemnitz Institut für Füge- und Montagetechnik (IFMT), Deutschland |
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Hybridverbunde bestehend aus Metallen und Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) benötigen neue Fügetechnologien, die allen beteiligten Werkstoffen gerecht werden. An der Technischen Universität Chemnitz wurde in Zusammenarbeit mit der GESIPA Blindniettechnik GmbH das vorlochfreie modifizierte Blindnieten entwickelt, eine Technologie, welche die Prinzipien von Blindnieten, Fließlochformen und Warmformen in einem Verfahren vereint. Ein speziell gestalteter Blindniet plastifiziert unter Rotation und Druck Metall- und FKV-Bleche im Überlappstoß und formt sich dabei in diese unter Verdrängung des Blechmaterials ein. Während das Metall eine Buchse ausbildet, wird der FKV mit thermoplastischer Matrix durch die Prozesswärme so erhitzt, dass die eingelagerten Fasern im Fügebereich beweglich und durch den eindringenden Niet teilweise verdrängt werden, ohne dass es zur Zerstörung des Faserverlaufs kommt. Durch das Anschmelzen der Matrix werden zudem Delaminationserscheinungen durch Verformung unterbunden, die bei rein mechanischen Fügeverfahren auftreten können. Das neuartige Verfahren ist spanlos, schnell, robust und fasergerecht. Auf das sonst übliche Vorlochen von Blechen kann verzichtet werden. Statische und dynamische Festigkeitsuntersuchungen zeigen, dass die Belastbarkeit gegenüber dem konventionellen Blindnieten, aber auch gegenüber anderen Fügeverfahren insbesondere unter Scherung deutlich höher ist. So kann eine modifiziert blindgenietete Verbindung bis zu 68 % höhere Lasten als eine konventionelle Nietverbindung aufnehmen. In Kombination mit einer Fügezeit von unter 2 Sekunden stellt der neu entwickelte Prozess eine attraktive Möglichkeit dar, Metalle und FKV wirtschaftlich und mit hohen Festigkeiten zu verbinden. In dem Beitrag werden das Verfahren, sowie realisierte Materialkombinationen aus Aluminium, Magnesium sowie endlos glas- und kohlefaserverstärkten Kunststoffen mit thermoplastischer Matrix vorgestellt. Neben der Charakterisierung von Prozess und Fügestelle werden die mechanisch technologischen Gütewerte im Vergleich zu ähnlichen Verfahren präsentiert. |