Spritzgussintegriert hergestellte Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen nehmen im wirtschaftlichen Leichtbau der Automobilindustrie einen zunehmend hohen Stellenwert ein. Die lastpfadgerechte Kombination der Werkstoffe erlaubt die Erhöhung ihrer Leistungsfähigkeit im Gesamtsystem. Während die dünnwandige Metallkomponente im Überlastfall eine hohe Festigkeit und Energieaufnahme bietet, erlaubt die Kunststoffkomponente eine steifigkeitsoptimierte Gestaltung und ein großes Potenzial zur Funktionsintegration. Um den Einsatz der Technologie in hochbelasteten Bauteilen zu ermöglichen wird ein leistungsfähiges Verfahren zur spritzgussintegrierten Herstellung von Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen entwickelt. Neben der Erhöhung der Verbundhaftung steht die Großserienfähigkeit im Vordergrund.
Aktualisiert: 2022-12-05
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In der vorliegenden Abhandlung werden neue Fügeverfahren für Organoblech-Hybridverbindungen entwickelt und untersucht. Aktuelle Fügetechniken erfordern in der Regel eine Schädigung des Organoblechs zur Ausprägung der Verbindung. Dies führt zu Spannungskonzentrationen in der Fügezone, die die mechanischen Eigenschaften der Verbindung schwächen. Die neuen Fügeverfahren Spritznieten und Organoblechnieten adressieren dieses Problem und sollen ohne Schädigung bzw. mit minimaler Schädigung des Organoblechs anwendbar sein. Ziel der durchgeführten Untersuchungen war das Aufzeigen der Potenziale der neu entwickelten Fügetechniken sowie die grundlegende Charakterisierung der Prozesse.
Des Weiteren wurde das Hinterspritzen von Organoblechen mit dem Ziel untersucht, Handlungsempfehlungen und Einsatzgrenzen für die industrielle Anwendung zu erarbeiten. Der Fokus der Untersuchungen lag dabei auf einer grundsätzlichen Ermittlung der Einflüsse von Prozess- und Materialparametern auf die Verbundfestigkeit der hinterspritzten Probekörper.
Neben den eigentlichen Fügeprozessen wurde auch die notwendige Vorerwärmung der Organobleche untersucht. Ziel war es, mittels der Finite-Differenzen-Methode, den Aufheizvorgang, welcher durch Infrarotstrahlung induziert wird, berechnen bzw. simulieren zu können. Es wurde gezeigt, dass die Methode geeignet ist, aber physikalische Prozesse, die während der Erwärmung ablaufen, wie beispielsweise das Loften, berücksichtigt werden müssen, um gute Simulationsergebnisse zu erzielen.
Aktualisiert: 2020-12-08
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