Formschlüssige In-Mould-Verbindung zwischen FVK und einem mit Fließlochhülsen strukturierten Blecheinleger

Projektbeschreibung

Verfahren der Blechstrukturierung mittels Fließlochformen

Der hybride Leichtbau mit integralen Bauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden und Metallen ist ein vielversprechender Ansatz zur weiteren Senkung des Fahrzeuggewichts unter den Produktionsbedingungen der automobilen Großserie. Jedoch stellen integrale Hybridverbunde für Fügeverfahren eine technologische Herausforderung dar.

Ein großserienerprobter Prozess zur Erzeugung von Hybridbauteilen ist das Hybrid-Spritzgießen. Die Verbindung erfolgt hierbei prozessintegriert im In-Mould-Assembly-Verfahren. Industriell gefertigte In-Mould-Bauteile verwenden den Metalleinleger als Element der Lasteinleitung von der metallischen Fügezone (bspw. Karosserie) mit anderen Maschinenkomponenten hinein in die Kunststoffverstärkung. Diese Verstärkung dient der Versteifung des Metalleinlegers.

Mit diesem Forschungsvorhaben wird eine neue Technik zur Umsetzung einer belastungs- und anforderungsgerechten, formschlüssigen Verbindung zwischen einem FVK und einem strukturierten Metalleinleger entwickelt. Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, Fließlochhülsen und deren Kragen als Elemente der Blechstrukturierung zu verwenden und durch Hybrid-Spritzgieß-Verfahren einen multiaxial belastbaren Werkstoffverbund herzustellen.

Im Rahmen der Entwicklung wird auf numerische Verfahren zurückgegriffen, um eine realitätsnahe Vorhersage des Fließ- und Versagensverhaltens der verwendeten Werkstoffe sowie der zu erzielenden Fließlochhülsengeometrie zu ermöglichen. Sowohl die Hülse als auch der Kragen werden durch die Verfahrensparameter des Fließlochformers sowie durch dessen Werkzeuggeometrie eingestellt. Die Werkzeuggeometrie wird im Arbeitsbereich des Fließlochformers und in seinem Kragen variiert, so dass anforderungsgerechte Hülsengeometrien identifiziert und über die Bewertung der Verbundfestigkeit charakterisiert sind.

Das geplante Forschungsvorhaben adressiert vor allem Hersteller von Fließlochformern und Setzanlagen, die vorrangig den KMU zuzuordnen sind. Dies ermöglicht den KMU's den Eintritt in neue Wachstumsmärkte des hybriden Leichtbaus. Technologieträger des Projekts ist der in diesem Forschungsvorhaben neu entwickelte Fließlochformer mitsamt dem Verfahren zur lastpfadgerechten Strukturierung der Blecheinleger. Die numerische Abbildung der angewendeten Verbindungstechnologie trägt dazu bei, diese Technologie gezielt einzusetzen und die Entwicklungszeit für die Prozessauslegung zu verringern.