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Vortrag

Ultraschalltorsionsschweißen von alterungsbeständigen Al/CFK-Verbunden - Prozess-, Mikrostruktur- und Eigenschaftsanalyse

Donnerstag (06.07.2017)
14:00 - 14:20 Uhr
Bestandteil von:


Limitierte fossile Energieträger, wachsendes ökologisches Bewusstsein sowie wirtschaftliche und politische Drücke motivieren neue Leichtbau-Ansätze. So werden zunehmend Multi-Material-Konzepte betrachtet und eingesetzt. Beispiele hierfür sind aktuelle Rumpfkonzepte ziviler Flugzeuggenerationen, die überwiegend aus Leichtmetallen und Faserverbundwerkstoffen gefertigt sind. Gegenwärtige Fügeverfahren basieren auf Niet- und Bolzenverbindungen, die verbreiterte und aufgedickte Fügezonen sowie aufwändige Oberflächenbehandlungen erfordern.

Ein vielversprechendes Konzept für Leichtbaustrukturen ist die Weiterentwicklung von reiner Materialsubstitution hin zu hybriden Strukturen. Analog zum Einsatz des besten Werkstoffs für die strukturelle oder funktionelle Anforderung, sollte das effizienteste Fügeverfahren für hybride Konzepte gewählt werden. Insbesondere die Verbindung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen mit Leichtmetallen durch schnelle Fügeverfahren ermöglicht eine erhöhte Ausnutzung materialspezifischer Vorteile. Die Entwicklung stoffschlüssiger Hybridverbunde besitzt jedoch materialspezifische Herausforderungen u.a. hinsichtlich unterschiedlicher thermischer sowie elektrochemischer Eigenschaften.

Im Rahmen eines DFG-Vorhabens wird aktuell das Ultraschallschweißen von alterungsbeständigen Hybridverbunden für Luftfahrtanwendungen in Kooperation mit der CTC GmbH (Stade) und der Airbus Group (Bremen, Hamburg) untersucht. Hierbei werden Al- und Ti-Legierungen mit CFK-Organoblechen durch Ultraschalltorsionsschweißen gefügt. Das Pressschweißverfahren ermöglicht hybride Metall/CFK-Verbindungen ohne ein Aufschmelzen der Metalle oder eine thermische Degradation des polymeren Fügepartners. Im Rahmen des Beitrages werden aktuelle Arbeiten zu alterungsbeständigen Hybridverbunden vorgestellt. Hierzu werden textiltechnische sowie metallische Konzepte zur Realisierung korrosionsresistenter Hybridverbindungen diskutiert. Neben der umfangreichen Prozessanalyse des Fügeprozesses mittels Thermometrie und Vibrometrie werden mit Hilfe statistischer Versuchsmethodik geeignete Prozessfenster eruiert. Die geschweißten Metall/CFK-Verbunde werden detailliiert mechanisch und mikroskopisch vor sowie nach mechanischer Beanspruchung charakterisiert.

Sprecher/Referent:
Weitere Autoren/Referenten:
  • Florian Staab
    TU Kaiserslautern
  • Johannes Born
    CTC GmbH, Stade