Einfluss der automobilen Lackierprozesse auf thermoplastische Strukturbauteile mit Endlosfaserverstärkung

Thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbunde (TP-FKV) zeichnen sich durch zahlreiche Vorteile gegenüber ihren duroplastischen Pendants aus, insbesondere im Hinblick auf den Einsatz in Fahrzeugkarosserien. Nichtsdestotrotz werden sie aufgrund der teilweise extremen chemischen und thermischen Einflüsse des automobilen Lackierprozesses nach aktuellem Stand der Technik nicht für Karosserieanwendungen berücksichtigt. Diese Problematik wird in der vorliegenden Arbeit aufgegriffen und durch die Ableitung von zwei Hauptproblemen konkretisiert: Die potentielle Schädigung des Werkstoffs infolge des automobilen Lackierprozesses sowie die Quantität der induzierten Verzerrungen. Die mögliche Werkstoffdegradation wird am Beispiel der mechanischen Eigenschaften untersucht. Durch Analyse verschiedener Matrixwerkstoffe wird so ein Kunststofftyp abgeleitet, der für den Lackdurchlauf am besten geeignet ist. Für die Ermittlung des Verformungsverhaltens von TP-FKV wird ein phänomenologisches Berechnungsverfahren auf Basis der klassischen Laminattheorie entwickelt, das prozessbedingten Verzug bereits a priori quantifizieren kann. Das vorgelegte Modell berücksichtigt alle auftretenden thermischen, hygroskopischen und polymerspezifischen Effekte sowie das anisotrop viskoelastische Materialverhalten. Durch einen Übertrag auf die Methode der finiten Elemente ist die Berechnung komplexer Geometrien gegeben. Auf Basis der grundlegenden wissenschaftlichen Untersuchungen leistet die Arbeit einen wesentlichen Beitrag, um den noch ausstehenden Durchbruch von TP-FKV in Leichtbaukarosserien der nächsten Generation zu vollziehen.