SPP 1712:  Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen - Grundlage der Fertigung, Charakterisierung und Auslegung

• Fachliche Zuordnung: Maschinenbau und Produktionstechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237091934

Der Einsatz von Leichtbautragstrukturen bietet heutzutage die Möglichkeit, eine signifikante Gewichtsreduzierung zu realisieren. Bei der Gestaltung dieser Leichtbautragstrukturen muss, je nach Anwendungsfall, eine Vielzahl von Anforderungen berücksichtigt werden. Eine komplette Substitution eines Werkstoffs ist für die konsequente Nutzung des Leichtbaupotenzials nicht immer zielführend. Folglich besteht die optimale Gesamtstruktur für Tragstrukturen aus einer hybriden Werkstoffkombination, dem sogenannten Multi-Material-Design. Der Ansatz der Hybridisierung von Strukturkomponenten rückt somit immer stärker in den Vordergrund und kann grundsätzlich nach zwei unterschiedlichen Methoden erfolgen. Dabei sind die gefügten Hybridverbunde durch nachgeschaltete Prozesse (Post Moulding Assembly), wie beispielsweise Kleben oder Schrauben, bereits etabliert.
Diese Methoden schöpfen jedoch das Leichtbaupotenzial nicht voll aus. Ein vielversprechender alternativer Ansatz ist die Herstellung des Hybridverbundes in einem einstufigen Prozess, wobei die Verbindung der verschiedenen Materialien im Ur- oder Umformprozess ohne nachfolgenden Fügeprozess erfolgt. Die Begriffsbildung zur Beschreibung dieser Prozesse ist noch nicht vereinheitlicht und wird im Rahmen dieses Schwerpunktprogramms mit dem Begriff "Intrinsisches Hybrid" im Sinne der folgenden Definition verwendet: Ein intrinsisches Hybrid ist ein integrales Bauteil, bei dem die Verbindung der verschiedenen Materialien im Ur- beziehungsweise Umformprozess der metallischen oder endlosfaserverstärkten Komponente erfolgt. Somit ist kein nachgeschalteter Fügeprozess notwendig.
Der zentrale Ansatz dieses Schwerpunktprogramms ist die ressourceneffiziente Fertigung, Charakterisierung und Auslegung lastoptimierter, intrinsischer Hybridbauteile für Leichtbautragstrukturen. Hierbei werden die Disziplinen Mechanik, Werkstoffkunde und Produktion in einem ganzheitlichen Ansatz gemeinsam betrachtet.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme

Projekte

• Beanspruchungsgerechte Gestaltung von Lasteinleitungen für im Schleuderverfahren hergestellte hybride Leichtbauwellen (Antragsteller Fleischer, Jürgen )
• Eigenspannungen in intrinsischen Hybridverbunden, Ermittlung, Modifikation und Berücksichtigung in der Fertigung und der numerischen Schadensmodellierung (Antragsteller Sinapius, Michael )
• Einfluss, Detektion und Vorhersage von Defekten in großserientauglichen Hybridverbunden für Metall/CFK-Leichtbautragstrukturen (Antragstellerinnen / Antragsteller Herrmann, Hans-Georg ;  Lanza, Gisela ;  Stommel, Markus )
• Erarbeitung der theoretischen und technologischen Grundlagen für intrinsische Thermoplastverbund-Metall-Hohlstrukturen mit beanspruchungsgerecht ausgeführtem skalenübergreifendem Formschluss (Antragsteller Gude, Maik ;  Kästner, Markus ;  Müller, Roland )
• Grundlagenuntersuchungen intrinsisch gefertigter FVK-/Metall-Verbunde - vom eingebetteten Insert zur lasttragenden Hybridstruktur (Antragsteller Fleischer, Jürgen ;  Henning, Frank ;  Weidenmann, Kay A. )
• Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess (Antragsteller Mahnken, Rolf ;  Meschut, Gerson ;  Schaper, Mirko ;  Tröster, Thomas )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Fleischer, Jürgen )
• Multilayer-Inserts - Intrinsische Hybridverbunde zur Krafteinleitung in dünnwandige Hochleistungs-CFK-Strukturen (Antragsteller Denkena, Berend ;  Horst, Peter ;  Meiners, Dieter )
• Umformend hergestellte intrinsische Hybridverbunde für crashbelastete Strukturbauteile (Antragsteller Drossel, Welf-Guntram ;  Ihlemann, Jörn ;  Lampke, Thomas ;  Wagner, Martin Franz-Xaver )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Jürgen Fleischer