Verstärkung von FVK-Bauteilen mittels Metalleinleger

Projektbeschreibung

CAD-Modell eines FVK-Bauteils mit integrierter metallischer Verstärkungsstruktur

Der Einsatz von faserverstärkten Kunststoffen (FVK) nimmt aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit stetig zu. Die Kombination von FVK und Metallen in Form von hybriden Bauteilen umfasst die Vorteile beider Werkstoffgruppen. Durch den Einsatz von Metallverstärkungen kann die Steifigkeit von FVK-Bauteilen erhöht, sowie eine verbesserte Anbindung des Hybridbauteils an umliegende metallische Strukturen ermöglicht werden.

Die Herstellung von intrinsischen Hybridbauteilen hat dabei den Vorteil, dass der Fügeprozess während der Umformung einer der Komponenten stattfindet und ein anschließender Fügeschritt entfällt. Beispielsweise werden hier das RTM- (Resin Transfer Moulding) und das Spritzgussverfahren angewendet. Das RTM-Verfahren benötigt eine spezielle Anlagentechnik und führt somit zu erhöhten Investitionskosten. Beim Spritzguss hingegen ist die einsetzbare Faserlänge im FVK limitiert.

Im Rahmen dieses Projekts soll daher eine Prozessroute entwickelt werden, die die Herstellung eines Hybridbauteils mittels Fließpressen von glasmattenverstärkten Thermoplasten (GMT) mit integriertem Metalleinleger ermöglicht. Der vorgeformte Metalleinleger wird dabei mit in das Fließpresswerkzeug eingelegt und während des Fließpressens vom GMT umschlossen. Die Komponenten werden dabei ohne Klebstoffe oder Haftvermittler formschlüssig gefügt. Das resultierende Hybridbauteil kombiniert die Vorteile von FVK und hochfestem Metall. Durch den integrierten Metalleinleger werden die mechanischen Eigenschaften des Hybridbauteils verbessert, sowie ein punktuelles Fügen mit der umliegenden Struktur und eine hohe lokale Lasteinleitung ermöglicht. Die Herstellung solcher hybriden Bauteile ist als klassische Zulieferertechnologie für Klein- und Mittelserien anzusehen. Dabei soll auf bereits bestehende Anlagenkonzepte und Wissen aus der Blechumformung zurückgegriffen werden. Dies reduziert die Investitionskosten und senkt somit die Markteintrittsbarriere für kleine und mittlere Unternehmen.