Fluid-Struktur-Interaktion beim Tiefziehen von Faser-Metall-Laminaten mit niedrigviskoser Matrix

Zusammenfassung

Faser-Metall-Laminate vereinen die Vorteile von Metallen und Faser-Kunststoff-Verbunden in einem Werkstoff mit hoher spezifischer Festigkeit sowie guten Ermüdungseigenschaften und hoher Schlagfestigkeit. Ihre Herstellung ist jedoch komplex und erfordert oft mehrere Füge- und Umformschritte. Zudem treten bei der Umformung häufig Risse, Falten und Matrixansammlungen auf. Der In-Situ-Hybridisierungsprozess kombiniert einen Tiefziehprozess mit einem Harzinjektions- oder Nasspressverfahren. Dadurch ist die Herstellung dreidimensionaler Bauteile in einem Prozessschritt möglich, da die Verwendung einer niedrigviskosen Matrix Defekte und Fluid-Struktur-Interaktion reduziert. Allerdings weist die Faser-Kunststoff-Verbundschicht bislang eine unzureichende Maßhaltigkeit und Infiltrationsqualität auf. Deren Verbesserung erfordert ein detailliertes Verständnis der komplexen Fluid-Struktur-Interaktion im Herstellungsprozess. Dazu wird ein Versuchsstand zur Untersuchung der richtungs- und geometrieabhängigen Gewebepermeabilität während der Umformung im Faser-Metall-Verbund entwickelt. An den Biegekanten kommt es aufgrund der der Blechsteifigkeit zu einer starken Kompaktierung und Verringerung der Permeabilität während der Umformung. Eine Formfülluntersuchung überträgt diese Erkenntnisse auf die Bauteilherstellung und verdeutlicht die starke Fluid-Struktur-Interaktion. Hieraus werden relevante Einflussgrößen abgeleitet, die einzeln untersucht werden, um die Prozessparameter zu ermitteln. Insbesondere Matrixviskosität, Niederhalterkraft und Injektionsdruck müssen für eine fehlerfreie, schnelle Fertigung richtig eingestellt werden. Zudem können höhere Temperaturen die Polymerisation beschleunigen und Taktzeiten verkürzen. Zuletzt werden Prozessfenster für Matrixviskosität, Niederhalterkraft und Ziehgeschwindigkeit ermittelt und Empfehlungen zur Vermeidung von Defekten abgeleitet.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2025
ISBN-Online: 978-3-69030-129-9
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Schriftenreihe des Instituts für Produktionstechnik und -systeme
Band: 04/2025
Sprache: Deutsch
Seiten: 152
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

Titelei/Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff Seiten i - viii
1 Einleitung Kein Zugriff Seiten 1 - 2
1. 2.1 Tiefziehen Kein Zugriff
2. 2.2 Faser-Kunststoff-Verbunde Kein Zugriff
3. 2.3 Faser-Metall-Laminate Kein Zugriff
4. 2.4 In-Situ-Hybridisierung Kein Zugriff
5. 2.5 Fazit Kein Zugriff
3 Zielsetzung Kein Zugriff Seiten 31 - 32
1. 4.1 Modularer Infiltrationsprüfstand Kein Zugriff
2. 4.2 Material und Versuchsdurchführung Kein Zugriff
3. 4.3 Kompaktierung unter Normaldruck Kein Zugriff
4. 4.4 Ebene Infiltrationsexperimente Kein Zugriff
5. 4.5 Infiltrationsexperimente unter Tiefziehbedingungen Kein Zugriff
6. 4.6 Auswirkungen auf den In-Situ-Hybridisierungsprozess Kein Zugriff
7. 4.7 Fazit Kein Zugriff
1. 5.1 Interaktion ohne Matrixinjektion Kein Zugriff
2. 5.2 Formfülluntersuchung Kein Zugriff
3. 5.3 Fazit Kein Zugriff
1. 6.1 Material und Versuchsdurchführung Kein Zugriff
2. 6.2 Porenbildung Kein Zugriff
3. 6.3 Kinetik des Polymerisationsprozesses Kein Zugriff
4. 6.4 Materialeigenschaften Kein Zugriff
5. 6.5 Auswirkung auf die Bauteilherstellung Kein Zugriff
6. 6.6 Fazit Kein Zugriff
1. 7.1 Matrixviskosität und Injektionszeitpunkt Kein Zugriff
2. 7.2 Kompaktierung in der Endlage Kein Zugriff
3. 7.3 Vakuum Kein Zugriff
4. 7.4 Ziehgeschwindigkeit Kein Zugriff
5. 7.5 Niederhalterkraft Kein Zugriff
6. 7.6 Injektionsdruck Kein Zugriff
7. 7.7 Nasspressverfahren Kein Zugriff
8. 7.8 Aufbau der Gewebeschicht Kein Zugriff
9. 7.9 Prozessfenster Kein Zugriff
10. 7.10 Fazit Kein Zugriff
8 Zusammenfassung und Ausblick Kein Zugriff Seiten 123 - 124
Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 125 - 140
Anhang A – Versuchsübersicht Kein Zugriff Seiten 141 - 146
Anhang B – Publikationsverzeichnis Kein Zugriff Seiten 147 - 148
Anhang C – Betreute Abschlussarbeiten Kein Zugriff Seiten 149 - 150
Anhang D – Lebenslauf Kein Zugriff Seiten 151 - 152