Abstract No.:
4440

 Scheduled at:
Thursday, September 17, 2015, Saal Kopenhagen 11:15 AM
Fügen von faserverstärkten Kunststoffen II


 Title:
Verfahrensüberblick zum Fügen von Organoblechen mit optimierter Ausnutzung der Faserverstärkung in der Fügeebene

 Authors:
Marios Constantinou* / Professur Kunststoffe Institut für Fördertechnik und Kunststoffe (IFK) Technische Universität Chemnitz , Sachsen
Ronald Dietz/ Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Kunststoffe, Deutschland
Eric Brückner/ Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Kunststoffe, Deutschland
Michael Gehde/ Technische Universität Chemnitz, Institut für Fördertechnik und Kunststoffe, Professur Kunststoffe, Deutschland

 Abstract:
Organobleche gehören zu den endlosfaserverstärkten thermoplastischen Halbzeugen und sind mit Fasergeweben oder -gelegen verstärkt. Durch den Einsatz dieser Werkstoffgruppe ist es möglich, hochsteife, hochfeste und gleichzeitig leichte Bauteile herzustellen. Im Zuge stetig steigender Leichtbauanforderungen, z.B. im Automobilbau, sind Organobleche eine wirtschaftliche Alternative zu Stahlblechen oder Aluminium.
Halbschalige Bauteile aus thermogeformten Organoblechen befinden sich bereits in Serienproduktion. Diese Bauteile werden im Spritzgießwerkzeug oftmals mit funktionellen und/oder verstärkenden Elementen um- bzw. durchspritzt, die sich nachteilig auf das Bauteilgewicht auswirken. Um Hohlkörperstrukturen aus Organoblechen zu erzeugen, welche Vorteile hinsichtlich der Bauteilsteifigkeiten aufweisen, können halbschalige Bauteile geklebt, unter Anwendung des Twin-O-Sheet Verfahrens hergestellt oder geschweißt werden. Nachteile dieser Verfahren sind die Übertragung der Kräfte durch eine zusätzliche Klebstoffschicht (Kleben) und die Fügenähte, welche als Hutprofile vorliegen und so zu einer Umlenkung der Fasern in der Fügeebene führen (Twin-O-Sheet und Schweißen). Somit kann gegenwärtig nicht das volle Potenzial der Organobleche genutzt werden. Infolge dieser Problematiken sollen Fügetechniken entwickelt und erforscht werden, welche das überlappende Fügen komplexer Hohlkörperbauteile aus Organoblechen mit maximaler Ausnutzung der Faserverstärkung ermöglichen.
Hierfür werden mögliche Fügeverfahren verglichen. Der Fokus liegt jedoch auf dem Fügen mittels kontaktloser Erwärmung (Infrarot oder Warmgas). Dies bietet diverse Vorteile gegenüber anderen Fügeverfahren. Zum einen sind verfahrensseitig keine werkstofflichen Einschränkungen gegeben, zum anderen werden keine Schweißzusatzwerkstoffe oder kostenintensives Equipment benötigt. Zudem kann eine Beeinflussung der Fügenahtfestigkeit durch den Kontakt mit der Erwärmquelle (mögliche Folge: Abrasion der Fasern) ausgeschlossen werden. Die Fügenähte sind des Weiteren, was ihre Flächengrößen als auch Formkomplexitäten betrifft, individuell wählbar und nicht verfahrensseitig beschränkt.
Der Fokus des Beitrags wird auf dem Fügeverfahrensvergleich, den sich einstellenden Schweißnahtfestigkeiten und dem Einfluss der Faserorientierungen sowie der Prozess-parameter auf die Zugscherfestigkeiten liegen. Gleichzeitig sollen die Auswirkungen des hohen Faservolumengehalts verdeutlicht werden.


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