Holz und Holzwerkstoffe erfahren eine stetig steigende Verbreitung als Konstruktionswerkstoffe. Dies erfordert unter anderem die Bereitstellung entsprechender Materialbearbeitungsverfahren, zu denen auch die Fügetechnologie gehört. Das Fügen artfremder Materialkombinationen für Anwendungen im Möbelund Automobilbau, stellt dabei eine besondere Herausforderung dar. Die derzeit verwendete Fügetechnologie basiert vorwiegend auf dem Kleben mit aufwändigem Klebstoffhandling und zusätzlichen Kosten für den Klebstoff.
Das Laserdurchstrahlschweißen bietet hier Vorteile durch vergleichs-weise geringe mechanische und thermische Belastung, hohe Flexibilität und Automatisierbarkeit, Fusselfreiheit, geschlossenen Nahtverlauf und geringen Schmelzeaustrieb.
Gegenstand dieser Arbeit ist daher die Generierung eines grundlegenden Prozessverständnisses für das Durchstrahlschweißen von Holzwerk-stoffen und Thermoplasten. Dabei kann die Beteiligung der thermo-plastischen Bestandteile der Holzwerkstoffe an der Verbindungsbildung sowie der Einfluss von Inhomogenität und Anisotropie gezeigt werden. Die erzielbaren Nahteigenschaften erreichen dabei die Anforderungen der beiden Anwendungsfelder.
Aktualisiert: 2019-10-17
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Die aktuellen Diskussionen um Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung haben zu einer steigenden Nachfrage nach Biomaterialien, vor allem nach nachwachsenden Rohstoffen geführt. Bedingt durch das wachsende Umweltbewusstsein und die Angst um Rohstoffverknappung ist daher die Verwendung von Compositen, wie glasfaseroder kohlenfaserverstärkten Epoxidharzen oder Polyesterharzen, kritisch zu betrachten. Naturfaserverstärkte Materialien stellen eine mögliche Alternative dar, um glasfaserverstärkte Kunststoffe zu ersetzen. Vor allem in der Automobilindustrie und im Bausektor zeigen sie durch ihre bessere Recyclingfähigkeit gegenüber Glasfasern hohes Potential. Die Kombination von Naturfasern, wie Jute, Flachs, Hanf oder Sisal, mit polymeren Matrices auf petrochemischer Basis ist dort bereits seit einigen Jahren etabliert. Um Eigenschaften, wie Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit, zu verbessern, sollten jedoch nicht nur die Fasern, sondern auch die Matrix aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Die vorliegende Arbeit fokussiert sich auf das thermische und mechanische Verhalten von faserverstärkten Bioepoxidharzen. Der Bioanteil der Composite wurde dabei von 0% bis zu 100% variiert. Gebräuchliche Epoxidharzsysteme wurden dafür sukzessiv durch pflanzenölbasierte Produkte ersetzt. Ausgewählte Formulierungen, basierend auf Standardepoxidharz, Pflanzenöl oder Lignin, wurden hergestellt und mit verschiedenen Fasern verstärkt. Anschließend wurde das mechanische und das thermische Verhalten der Verbunde unter verschiedenen klimatischen Bedingungen untersucht. Es wurden Zug- und Biegeversuche sowie dynamische Dauerschwingversuche bei unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt. Des Weiteren wurden Carpy- und HDT-Tests angewendet. Die Ergebnisse zeigen, dass Produkte auf der Basis von nachwachsenden Rohstoffen mit petrochemischen Materialien konkurrieren können und bereits in der Lage sind, Märkte zu erschließen, die noch von mineralölbasierten Produkten dominiert werden.
Aktualisiert: 2020-06-05
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