Lastgerechter Metall-Kunststoffübergang durch Verstärkungsfasern

Projektbeschreibung

In klassischen Verbundbauteilen oder integral hergestellten hybriden Bauteilen aus Kunststoff und Metall werden Materialübergänge meist durch stoff- oder formschlüssig wirkende Verbindungsmechanismen oder Verbindungselemente erzeugt. Dabei bieten lastpfadgerechte Materialübergänge durch Verstärkungsfasern weitere Vorteile hinsichtlich Festigkeit und Temperaturstabilität. Durch den Einsatz von verstärkenden Endlosfasern im Materialübergang Metall-Kunststoff können deutlich höhere Kräfte zwischen Metall und Kunststoff übertragen werden. Im Zuge des Projekts wird dazu ein Verfahrensprozess sowie Formwerkzeug für den Spritzguss erstellt, welches den Materialübergang aus flächigen Metallformteilen in Kunststoffkomponenten über Endlosfaserschlaufen erzeugen kann. Anhand geeigneter Prüfkörper wird das Verfahren mit klassischen form- und stoffschlüssigen Übergangsstrukturen validiert. Ein weiterer Fokus liegt auf der Evaluierung von Lochherstellungsverfahren unter Berücksichtigung des Blechkantenradius und dessen Schädigungseinfluss auf Verstärkungsfasern. Dazu wird das Verfahren des Schlaufenlegens um Blechkanten für unterschiedliche Blechkantenradien in einem Faserschlaufenzugversuch untersucht und bewertet. Der belastungsgerechte Materialeinsatz im Übergang bietet ebenso Vorteile hinsichtlich der temperaturabhängigen Materialausdehnung, der über die Faserwahl und –volumengehalt eingestellt werden kann. Dies wird durch geeignete Prüfverfahren nachgewiesen. Von dem geplanten Forschungsvorhaben profitieren vor allem Werkzeugbauer von Formwerkzeugen und Scherschneidwerkzeugen, insbesondere KMU, Anwender in der Kunststoffverarbeitung sowie Unternehmen aus der Automobilbranche, Aerospace und Energietechnik. Eine Umsetzung des Verfahrens ist dabei auf konventionellen Spritzgießmaschinen möglich.