Projektdaten

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Hybridbauteile aus Aluminiumschäumen und faserverstärkten Kunststoffen für crash-relevante Strukturen

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Metallschäume werden bisher wenig als Sandwichmaterial eingesetzt, trotzdem sie hohe spezifische Steifigkeit und Festigkeit aufweisen. Die poröse Struktur bietet darüber hinaus ein ausgezeichnetes Potenzial zur Crashabsorption. Dieses Potenzial wird aufgrund hoher Kosten in klassischen Metallverarbeitungsprozessen nicht genutzt. Zusätzlich ist eine lastgerechte Bauteilintegration schwierig. Gegenüber kostengünstigen Kunststoffschäumen zeichnet sich Aluminiumschaum durch hohe Temperaturbeständigkeit aus. Im Rahmen des Vorhabens sollen ein Verbund aus Aluminiumschaum und Faserverbundkunststoff sowie zugehörige Herstellungsverfahren für ein automobiles Crashelemtent erforscht werden. Ziel des Vorhabens sind Verbunde, die aus einem Aluminiumschaumkern sowie einer Ummantelung aus faserverstärkten Thermoplasten bestehen. Diese Verbunde sollen zur Herstellung crash-relevanter Strukturen für Fahrzeuge genutzt werden, die bisher einen großen Anteil am Fahrzeuggewicht haben. Die Vorteile der jeweiligen Werkstoffkategorien werden durch den neuen Hybridverbund ideal genutzt. Der Aluminiumschaum nimmt im Crashfall bei der Kompression hohe Mengen kinetischer Energie auf. Hierbei wird er vom steifen Kunststoffmantel gestützt. Anhand eines Demonstrators soll gezeigt werden, dass diese Material-Kombination ein für Fahrzeuge attraktives Eigenschaftsspektrum aufweist. Die Entwicklung entsprechender Herstellungsverfahren ist Teil des Vorhabens. Hierzu finden zunächst Untersuchungen zur Schaffung des Verbundes zwischen Aluminiumschaum und Kunststoff statt. Weiterhin werden die Grenzen der Verarbeitbarkeit erforscht. Das betrifft insbesondere Druck und Temperatur, die zu vorzeitiger Zerstörung des Schaums bei der Herstellung führen können. Voruntersuchungen sollen klären, welche Prozessrouten der Herstellung kontinuierlicher Hybridwerkstoff-Halbzeuge im Extrusionsverfahren sowie die diskontinuierliche Herstellung dreidimensionaler Strukturen im Spritzgussverfahren möglich sind. Weiterhin wird die direkte Anbringung von Befestigungselementen erforscht. Die mit diesen Hybridstrukturen hergestellten Prototypen werden in mechanischen Prüfungen hinsichtlich erreichbarer spezifischer Steifigkeit und Festigkeit geprüft. Die Energieaufnahme im Crashfall wird ermittelt. So entsteht ein ganzheitl iches Konzept zur Nutzung eines neuartigen Hybridmaterials.