Aluminiumbleche mit CFK-Patches verstärken

Ein Verfahren, das an der Hochschule Aalen entwickelt wurde, ermöglicht, Strukturbauteile aus Aluminiumblech mit kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff zu kombinieren. Dabei kommt die Technologie ohne Haftvermittler aus und erweist sich als ressourcen-, zeit- und kosteneffizient.

Die Blechstärke läßt sich halbieren, ohne dass sich die Bauteilleistung bei gleichbleibender Belastung verschlechtert. Die Vorgabe war, dass das Bauteil bei halber Blechstärke eine Last von 75 kg aushält. Um das zu erreichen, werden lokale Verstärkungselemente – CFK-Patches – auf dem Aluminiumblech dort angebracht, wo aufgrund der Belastung ein Versteifen der Struktur erforderlich ist.

„Der größte Vorteil des entwickelten Verfahrens ist, dass das Fügen und gemeinsame Umformen der zwei Materialien in nur einem einzigen Prozessschritt erfolgt.“
Michael Schmiedt, Doktorand an der Hochschule Aalen.

Der hybride Verbund wird erwärmt und in ein Umformwerkzeug eingesetzt, wobei sich der CFK-Patch während der Umformung mit dem Blechbauteil verbindet. Das Fügen mittels Wärme macht den Einsatz von Hilfsstoffen wie Kleber, Nieten oder Ähnlichem unnötig und wird als thermisches Direktfügen bezeichnet.

Zusammen mit der kurzen Taktzeit und dem hohen Automatisierungsgrad verbessert das Verfahren die Serientauglichkeit und macht die Herstellung hybrider Komponenten kosteneffizienter. Deshalb ist das Verfahren auch für crashrelevante Anwendungen aus der Automobil- oder Flugzeugindustrie einsetzbar.

Das Projekt wurde im Rahmen eines Forschungsprojekts des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) zusammen mit den Industriepartnern Probatec und Dornbusch durchgeführt. Im Mittelpunkt der durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderten Forschung stand ein Blechbauteil für Schienenfahrzeuge.

Bild oben: Dr. Wolfgang Rimkus sowie die Doktoranden Michael Schmiedt und Johann Jung (v.l.) beleuchten die Spannungen des hybriden Blechbauteils im Simulationsmodell – ein entscheidender Schritt auf dem Weg zu innovativem Leichtbau. (Quelle: Hochschule Aalen | Studierende des Bereichs Human Centricity)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung