Hochfeste Verbindungen bei Metall-FVK-Hybridprofilen

Mit der Frage, wie sich Verbindungen bei Metall-FVK-Hybridprofilen dauerhaft hochfest gestalten lassen befasst sich der Autor Thomas Siebel in einem Fachartikel für Springer Professional. Da sich Hybridprofile aus Stahl oder Aluminium und Faserverbundwerkstoffen zunehmend im automobilen Karosseriebau durchsetzen, arbeiten Wissenschaftler mit Hochdruck an hochfesten Grenzschichten, deren Gestaltung durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Metall und FVK eine besondere Herausforderung darstellen.

Siebel zitiert in seinem Artikel Beispiele dafür aus dem Fachbuch „Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen“. In einem einstufigen kombinierten Thermoform- und Blechumformprozess, das darin vorgestellt wird, werden beispielsweise Formschlusselemente auf der Metalloberfläche erstellt, die Organoblech- und Metallkomponenten stoffschlüssig verbunden und das finale Bauteil erzeugt. Bereits vor dem Fertigungsschritt wurde der metallische Einleger im Sol-Gel-Verfahren beschichtet.

Buchtipp: Intrinsisches Fügen für hohe Taktraten im hybriden Leichtbau

In einem anderen Beispiel wird ein RTM-Prozess eingesetzt, um hybride Strukturkomponenten herzustellen. Dabei werden Metallbleche zunächst vorgeformt sowie laserstrukturiert und anschließend zusammen mit FVK-Preforms im RTM-Verfahren mit Matrixmaterial durchtränkt und ausgehärtet. Bei diesen „intrinsischen“ Fügeverfahren gehen kurze Produktionszeiten mit einem vergleichsweise komplexen und teuren Werkzeugdesign einher, heißt es in dem Buch weiter. Um die Wirtschaftlichkeit bei Serien mit kleinen und mittleren Stückzahlen zu gewährleisten, empfehlen die Autoren, modulare Produktionsanlagen mit geringen Rüst- und Umbauzeiten zu entwickeln. Diese lassen sich flexibel auf unterschiedliche Bauteilvarianten anpassen.

Siebel verweist zudem auf das Springer-Fachbuch „Thermoplastische, rollgeformte Profile in Hybridbauweise 2.“ Mit diesem „TroPHy2“-Verfahren lassen sich auch dreidimensional geformte Hybridprofile mit in Längsrichtung variierenden Dicken fertigen. Dabei bedienen sie sich dem in der Blechbearbeitung etablierten Walzprofilieren, bei dem das Blech kontinuierlich durch eine Reihe konturierter Walzen geführt und geformt wird, und erweitern es um die gleichzeitige Verarbeitung von thermoplastischem CFK.

Ein in diesem Verfahren gefertigter Querträger wiegt, je nach Ausführung, 32 bis 45 Prozent weniger als ein entsprechendes Bauteil aus Stahlblech. Die Bauteilkosten sind jedoch drei bis fünf Mal so hoch. Das Verfahren eignet sich daher für kostentolerante Anwendungen mit hohen Leichtbauanforderungen, aber noch nicht für Serienanwendungen.


Quelle und weitere Infos: Springer Professional

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