Projektdaten

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Thermisches Fügen von Lichtbogenoberflächenbehandelten Stählen mit faserverstärkten Kunststoffen

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Die konsequente Anwendung der Multi-Materialbauweise als bewährtes Leichtbauprinzip führt zu einer weiter fortschreitenden Hybridisierung von Ingenieurskonstruktionen. Aktuelle Trends gehen hin zum vermehrten Einsatz von Kunststoffen und faserverstärkten Kunststoffen wobei auch metallische Konstruktionswerkstoffe aus wirtschaftlichen und technologischen Gründen auch in Zukunft weiterhin eingesetzt werden. Die bisher für die Hybridverbindung Kunststoff / Metall eingesetzten mechanischen Fügetechnologien sowie das Kleben sind nachteilig in Bezug auf Zusatzelemente oder –stoffe sowie deren Zuführung bzw. Applikation. Hier setzt das Forschungsvorhaben an. Beim laserbasierten thermischen Fügen wird die thermoplastische Matrix des faserverstärkten Kunststoffes aufgeschmolzen und bildet durch die Benetzung der vorbehandelten Metalloberfläche nach dem Erkalten eine feste Verbindung aus. Ziel des Vorhabens ist es, durch die Kombination dieser Fügetechnologie mit einem neuartigen und kostengünstigen Lichtbogenstrukturierungsverfahren eine neue Prozesskette für das Fügen von Stählen mit faserverstärkten Kunststoffen zu qualifizieren. Dazu werden in einem Modellversuch erst die optimalen struktur- und prozessabhängigen Benetzungsbedingungen bestimmt sowie die Mechanismen zur kathodischen Lichtbogenstrukturierung an Stahloberflächen geklärt. Diese Ergebnisse werden dann einerseits genutzt, um die Prozessentwicklung des Fügeprozesses zielgerichtet für faserverstärkte Kunststoffe voran zu treiben und andererseits um einen speziellen WIG-Brenner für das Strukturieren von Stahl zu entwickeln. Weiterführende Untersuchungen beschäftigen mit der Korrelation optischer Oberflächeneigenschaften mit den Fügeergebnissen sowie der umfassenden Charakterisierung der Hybridverbindung hinsichtlich mechanischer und korrosiver Eigenschaften.