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Vortrag

Im Druckguss hergestellte intrinsische Hybridverbunde aus Aluminium und CFK mit polymerbasierter Isolationsschicht

Donnerstag (06.07.2017)
14:20 - 14:40 Uhr
Bestandteil von:


Die sinnvolle Kombination der beiden Werkstoffe Aluminium und CFK steht derzeit im Fokus bei der Umsetzung von Leichtbaukonzepten. Während die Fertigungsverfahren für hochbelastbare und ultraleichte CFK-Strukturen sowie wirtschaftlich fertigbarer und endkonturnaher Druckguss-Komponenten aus Aluminium für sich genommen einen hohen Innovationsgrad erreicht haben, wird bei der Herstellung von Hybridverbunden beider Materialien bis heute auf konventionelle mechanische oder adhäsive Fügetechniken zurückgegriffen. Die direkte Verbindung beider Werkstoffe ist aber aufgrund ihrer elektrochemischen Unverträglichkeit zwecks korrosiver Degradation problematisch. Die Fügetechnik nimmt deshalb innerhalb dieses Themas eine entscheidende Rolle ein.

Ziel des von der DFG geförderten Verbundforschungsvorhabens ist es, die Materialien Aluminium und CFK innerhalb eines einzigen, urformenden Fertigungsschrittes nicht durch konventionelle Fügeverfahren wie z.B. Kleben oder Nieten, sondern auf neuartige Weise zu einem intrinsischen Hybridverbund miteinander zu kombinieren. Hierfür soll das CFK direkt mit Aluminium umgossen werden, wobei eine elektrochemisch entkoppelnde Grenzschicht zwischen beiden Werkstoffen im Hybridverbund resultieren soll. Die Grenzschicht kann daher für die Realisierung der Hybridverbunde als Schlüsselfaktor angesehen werden und muss sowohl prozesssicher als auch langzeit- sowie mechanisch stabil sein. Der hochtemperaturstabile sowie elektrochemisch isolierende Thermoplast Polyetheretherketon (PEEK) wurde als geeigneter Werkstoff für einen solchen Einsatz in der Grenzschicht identifiziert.

Erste Versuchsergebnisse zeigen, dass es möglich ist CFK im Druckguss dementsprechend einzugießen, dass eine durchgängig intakte Isolationsschicht aus PEEK resultiert. Weitere Ergebnisse zeigen die Tendenz, dass eine Reduktion der PEEK-Schichtdicke an der Grenzfläche beider Werkstoffe die Festigkeit des Verbundes erhöht. Des Weiteren konnte tendenziell gezeigt werden, dass verschiedene Behandlungszustände der Hybridgussprobe die Verbundfestigkeit beeinflussen. Im Mittel konnte in ersten Untersuchungen in Anlehnung an Zugscherversuche von Überlappungsklebungen annährend eine Verbundfestigkeit von gängigen Klebeverbindungen erreicht werden.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Jan Clausen
Fraunhofer IFAM Bremen
Weitere Autoren/Referenten:
  • Armin Schmid
    Universität Bremen / Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
  • Prof. Dr. Matthias Busse
    Universität Bremen / Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
  • Franz-Josef Wöstmann
    Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM
  • Katharina Arnaut
    Faserinstitut Bremen e.V.
  • Maximilian Koerdt
    Faserinstitut Bremen e.V.
  • Adrian Struß
    Bremer In­stitut für Struk­tur­me­chanik und Pro­duk­ti­ons­an­lagen - bime