Die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels erfordern Lösungen, um den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen zu reduzieren. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Leichtbaukomponenten. Entsprechende Bauteile aus duroplastischer Matrix mit Endlosfaserverstärkung können mit dem Schleuderverfahren intrinsisch hergestellt werden. Bei der intrinsischen Hybridisierung werden FKV und Metall durch Ur- oder Umformen verbunden, ohne das nachgeschaltete Fügeverfahren notwendig sind. Dafür wird ein trockener Faserpreform zusammen mit metallischen Funktionselementen in eine geschlossene Werkzeugform gegeben und unter Rotation mit einer duroplastischen Matrix imprägniert. Jedoch sind die mechanischen Festigkeiten der Hybridverbindungen und die erreichbaren Zykluszeiten für die Imprägnierung und Aushärtung unbekannt.
Um diesen bestehenden Defiziten zu begegnen, wird ein Lösungsansatz entwickelt. Dieser umfasst die mechanische Charakterisierung von geschleuderten FVK-Metall-Bauteilen, den Aufbau von Finite-Elemente-Modellen zur Designoptimierung und die Entwicklung einer numerischen Formfüllsimulation zur Bestimmung des optimalen Entformungszeitpunkts.
Zunächst werden Zugversuche durchgeführt, um geeignete Oberflächenbehandlungen für die metallischen Lasteinleitungselemente zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden numerische Simulationsmodelle zur Optimierung von geschleuderten FVK-Metall-Zugstangen mit stoff- und formschlüssigen Verbindungen entwickelt. Die FE-Modelle werden parametrisiert, sodass die Geometrieparameter in vorgegebenen Grenzen verändert werden können. Weiterhin wird eine numerische Formfüllsimulation entwickelt, um die Imprägnier- und Aushärtezeiten zu bestimmen. Die berechneten Zeiten werden mit experimentellen Ergebnissen validiert.
Aktualisiert: 2023-06-15
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Die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels erfordern Lösungen, um den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen zu reduzieren. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Leichtbaukomponenten. Entsprechende Bauteile aus duroplastischer Matrix mit Endlosfaserverstärkung können mit dem Schleuderverfahren intrinsisch hergestellt werden. Bei der intrinsischen Hybridisierung werden FKV und Metall durch Ur- oder Umformen verbunden, ohne das nachgeschaltete Fügeverfahren notwendig sind. Dafür wird ein trockener Faserpreform zusammen mit metallischen Funktionselementen in eine geschlossene Werkzeugform gegeben und unter Rotation mit einer duroplastischen Matrix imprägniert. Jedoch sind die mechanischen Festigkeiten der Hybridverbindungen und die erreichbaren Zykluszeiten für die Imprägnierung und Aushärtung unbekannt.
Um diesen bestehenden Defiziten zu begegnen, wird ein Lösungsansatz entwickelt. Dieser umfasst die mechanische Charakterisierung von geschleuderten FVK-Metall-Bauteilen, den Aufbau von Finite-Elemente-Modellen zur Designoptimierung und die Entwicklung einer numerischen Formfüllsimulation zur Bestimmung des optimalen Entformungszeitpunkts.
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Aktualisiert: 2023-06-08
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Die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels erfordern Lösungen, um den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen zu reduzieren. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Leichtbaukomponenten. Entsprechende Bauteile aus duroplastischer Matrix mit Endlosfaserverstärkung können mit dem Schleuderverfahren intrinsisch hergestellt werden. Bei der intrinsischen Hybridisierung werden FKV und Metall durch Ur- oder Umformen verbunden, ohne das nachgeschaltete Fügeverfahren notwendig sind. Dafür wird ein trockener Faserpreform zusammen mit metallischen Funktionselementen in eine geschlossene Werkzeugform gegeben und unter Rotation mit einer duroplastischen Matrix imprägniert. Jedoch sind die mechanischen Festigkeiten der Hybridverbindungen und die erreichbaren Zykluszeiten für die Imprägnierung und Aushärtung unbekannt.
Um diesen bestehenden Defiziten zu begegnen, wird ein Lösungsansatz entwickelt. Dieser umfasst die mechanische Charakterisierung von geschleuderten FVK-Metall-Bauteilen, den Aufbau von Finite-Elemente-Modellen zur Designoptimierung und die Entwicklung einer numerischen Formfüllsimulation zur Bestimmung des optimalen Entformungszeitpunkts.
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Aktualisiert: 2023-06-06
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Die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels erfordern Lösungen, um den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen zu reduzieren. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Leichtbaukomponenten. Entsprechende Bauteile aus duroplastischer Matrix mit Endlosfaserverstärkung können mit dem Schleuderverfahren intrinsisch hergestellt werden. Bei der intrinsischen Hybridisierung werden FKV und Metall durch Ur- oder Umformen verbunden, ohne das nachgeschaltete Fügeverfahren notwendig sind. Dafür wird ein trockener Faserpreform zusammen mit metallischen Funktionselementen in eine geschlossene Werkzeugform gegeben und unter Rotation mit einer duroplastischen Matrix imprägniert. Jedoch sind die mechanischen Festigkeiten der Hybridverbindungen und die erreichbaren Zykluszeiten für die Imprägnierung und Aushärtung unbekannt.
Um diesen bestehenden Defiziten zu begegnen, wird ein Lösungsansatz entwickelt. Dieser umfasst die mechanische Charakterisierung von geschleuderten FVK-Metall-Bauteilen, den Aufbau von Finite-Elemente-Modellen zur Designoptimierung und die Entwicklung einer numerischen Formfüllsimulation zur Bestimmung des optimalen Entformungszeitpunkts.
Zunächst werden Zugversuche durchgeführt, um geeignete Oberflächenbehandlungen für die metallischen Lasteinleitungselemente zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden numerische Simulationsmodelle zur Optimierung von geschleuderten FVK-Metall-Zugstangen mit stoff- und formschlüssigen Verbindungen entwickelt. Die FE-Modelle werden parametrisiert, sodass die Geometrieparameter in vorgegebenen Grenzen verändert werden können. Weiterhin wird eine numerische Formfüllsimulation entwickelt, um die Imprägnier- und Aushärtezeiten zu bestimmen. Die berechneten Zeiten werden mit experimentellen Ergebnissen validiert.
Aktualisiert: 2023-06-02
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Die zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels erfordern Lösungen, um den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen zu reduzieren. Eine Möglichkeit ist der Einsatz von Leichtbaukomponenten. Entsprechende Bauteile aus duroplastischer Matrix mit Endlosfaserverstärkung können mit dem Schleuderverfahren intrinsisch hergestellt werden. Bei der intrinsischen Hybridisierung werden FKV und Metall durch Ur- oder Umformen verbunden, ohne das nachgeschaltete Fügeverfahren notwendig sind. Dafür wird ein trockener Faserpreform zusammen mit metallischen Funktionselementen in eine geschlossene Werkzeugform gegeben und unter Rotation mit einer duroplastischen Matrix imprägniert. Jedoch sind die mechanischen Festigkeiten der Hybridverbindungen und die erreichbaren Zykluszeiten für die Imprägnierung und Aushärtung unbekannt.
Um diesen bestehenden Defiziten zu begegnen, wird ein Lösungsansatz entwickelt. Dieser umfasst die mechanische Charakterisierung von geschleuderten FVK-Metall-Bauteilen, den Aufbau von Finite-Elemente-Modellen zur Designoptimierung und die Entwicklung einer numerischen Formfüllsimulation zur Bestimmung des optimalen Entformungszeitpunkts.
Zunächst werden Zugversuche durchgeführt, um geeignete Oberflächenbehandlungen für die metallischen Lasteinleitungselemente zu identifizieren. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden numerische Simulationsmodelle zur Optimierung von geschleuderten FVK-Metall-Zugstangen mit stoff- und formschlüssigen Verbindungen entwickelt. Die FE-Modelle werden parametrisiert, sodass die Geometrieparameter in vorgegebenen Grenzen verändert werden können. Weiterhin wird eine numerische Formfüllsimulation entwickelt, um die Imprägnier- und Aushärtezeiten zu bestimmen. Die berechneten Zeiten werden mit experimentellen Ergebnissen validiert.
Aktualisiert: 2023-05-30
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Ein neuer Ansatz zur Herstellung von leichten Antriebswellen ist das Schleuderverfahren, welches im Rahmen dieses Werkes betrachtet wird. Eigene Arbeiten haben gezeigt, dass metallische Einleger im Schleuderverfahren an die entstehende Hohlstruktur aus Faserverbundkunststoff (FVK) angebunden werden können. Bei derartigen Antriebswellen ist in den meisten Fällen eine solche Multi-Material-Bauweise erforderlich, um über das Metall sowohl hohe tribologische bzw. hohe lokale Lasten in die Wellen einzuleiten, als auch um über den FVK die Lasten über lange Distanzen zu übertragen. Das Schleuderverfahren und das Fügen des Metalls im Prozess versprechen in diesem Zusammenhang Prozessketten zu vereinfachen und neue gewichtsreduzierende Ansätze zur Lasteinleitung zwischen Metall und FVK.
Beim Schleuderverfahren werden Zentrifugalkräfte zur Tränkung der trockenen Faserstruktur genutzt. Sollen Metalle in diesem Verfahren angebunden werden, sind neben radialen auch axiale Fließwege notwendig. Während die radiale Tränkung aufgrund der radial wirkenden Zentrifugalkräfte vergleichsweise schnell voranschreitet und weitestgehend verstanden ist, wurden axiale Tränkungsmechanismen bislang nur unzureichend erforscht. Die vorliegende Arbeit nimmt sich dieser Problematik an.
Es wird ein Modell hergeleitet, welches die Tränkung von trockenen Faserstrukturen beim intrinsischen Fügen von Einlegern im Schleuderverfahren beschreibt. Es erlaubt den Tränkungsfortschritt vorherzusagen, sodass der Prozess mit seinen Parametern eingestellt werden kann. Das hergeleitete Modell wird mit einem statistischen Versuchsplan validiert und dabei auch die Sensitivität eingehender Modellparameter untersucht.
Aktualisiert: 2020-12-08
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