Erhöhung der Fügepunktsteifigkeit durch Z-Pins beim mechanischen Fügen von FVK-Metall-Hybridstrukturen

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AiF-Nr.:

18811BR

EFB-Nr.:

02/213

Kurztitel:

PLUGZ-MV

Laufzeit:

01.10.2015 - 30.09.2017

Forschungsstelle:

FAGP Rostock


18811BR

Projektbeschreibung

Auch im Sondermaschinenbau wird der Leichtbau zu einem wichtigen Konstruktionsprinzip. Die Umsetzung dieser Konstruktionsphilosophie erfolgt durch die Substituierung tragender Strukturbauteile mit Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen (FVK). Problematisch ist dabei die Auslegung der Fügestelle, da durch die Kriechneigung des Matrixwerkstoffs die Vorspannkraft des mechanischen Verbindungselements reduziert wird. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Optimierung von Fügestelleneigenschaften einer FVK-Verbindung, die mit Hilfe von mechanischen Fügeelementen hergestellt wird. Hierzu wird ein innovatives Herstellungsverfahren zur Einbringung von Z-Pins in FVK-Bauteile entwickelt, um eine Verstärkung dieser Bauteile in Z-Richtung zu ermöglichen. Dadurch sollen die Fügepunkteigenschaften von Faserverbundstrukturen beim Fügen mittels mechanischer Verbindungselemente verbessert werden, um eine höhere Prozessstabilität und bessere Langzeiteigenschaften der Verbindung zu gewährleisten. Die Einbringung von Z-Pin- Verstärkungen wird mit Hilfe von Z-Pins, die auf einer Trägerplatte aufgebracht sind und anschließend in die textilen Halbzeuge eingebracht werden, realisiert. Dabei wird eine flexible und kostengünstige Einbringung von Z-Pins in trockene, textile Halbzeuge angestrebt, sodass es möglich sein wird FVK-Bauteile an neuralgischen Punkten wie Fügestellen, die gegen eine Delamination oder Fließen des Matrixwerkstoffs geschützt werden sollen, zu verstärken. Dabei soll zur Bewertung der Fügepunkteigenschaften der spätere Montageprozess mittels mechanischer Verbindungselemente betrachtet und die Langzeiteigenschaften der Verbindung ermittelt werden. Hintergrund sind hierbei die starken Flächenpressungen, die bspw. in einem Verschraubungsprozess oder während des Setzprozesses von umformenden Verbindungselementen auftreten können. Dadurch kann es zu Vorspannkraftverlusten des mechanischen Verbindungselements von bis zu 20% innerhalb eines Jahres kommen.


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