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Projekt
Intrinsische Herstellung hybrider Strukturkomponenten in einem modifizierten RTM-Prozess
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Rolf Mahnken; Professor Dr.-Ing. Gerson Meschut; Professor Dr.-Ing. Mirko Schaper; Professor Dr. Thomas Tröster
Fachliche Zuordnung
Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
Förderung
Förderung von 2014 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255986779
Ziel des Forschungsvorhabens ist die Übertragung des in der ersten Förderperiode (1. FP) entwickelten Konzeptes eines intrinsischen Hybridisierungsrozesses auf komplexe Strukturen, bauteilnahe Beanspruchungen und großserientaugliche Herstellungsverfahren. Hierbei werden eine innenverstärkte B-Säule und ein außenverstärkter Kardantunnel als Demonstratoren betrachtet.Zur Erzielung einer vollständigen Imprägnierung des Preforms bei hohen Aushärtetemperaturen und zur Reduzierung der Zykluszeiten, ist der Injektionsdruck zu erhöhen. Von Bedeutung ist die Realisierung einer homogenen Grenzschicht, da diese als Lastüberträger entscheidend die Gesamtfunktion der Hybridstruktur beeinflusst. Des Weiteren soll die in der 1. FP für ebene Hybride unterschiedliche Temperierung der Metall- bzw. FKV-Seite zur Reduzierung der Eigenspannungen auf komplexe Geometrien übertragen werden. Außerdem wird ein selbstabdichtendes neues Werkzeugkonzept untersucht, das Toleranzen der Komponenten ausgleichen und verschleißanfällige Silikondichtungen ersetzen soll. Schließlich soll der in der 1. FP verfolgte Prozess der Inserteinbringung mittels Spreizbolzenprinzip auf 3D-Strukturen erweitert werden. Dazu wird ein flexibler Verankerungsmechanismus entwickelt, die Störkontur reduziert, eine geeignete Oberflächenvorbehandlung ausgewählt und zusätzliche Werkzeugkinematiken erprobt. Die im Bereich der Werkstoffwissenschaften in der 1. FP zur Erzielung einer verbesserten Haftung angewandte Laserstrukturierung ist für 3D-Geometrien nicht ohne weiteres möglich. Zur Umformung bereits strukturierter Metallbleche ist eine umformbeständige Strukturierung zu entwickeln. Zudem führt eine nichtorthogonale Einstrahlung des Laserstrahls zu einer ungleichmäßigen Strukturierung, die vermeiden ist. Des Weiteren ergab sich in der 1.FP eine Abhängigkeit zwischen Laser- und Belastungsrichtung, sodass eine belastungsangepasste Strukturierung untersucht werden soll. Bei der in der 2. FP durchzuführenden zyklischen und schlagartigen Beanspruchung sowie Alterung der 3D-Hybridstrukturen treten sehr komplexe Versagensmechanismen auf, weshalb geeignete Analyse- und Prüfmethoden zu entwickeln sind. Diese werden angewendet um die Werkstoffe zu charakterisieren und entsprechende Kennwerte für die Simulation zu identifizieren.Eine Grundlage für die Prozessentwicklung bildet die Abbildung der Prozessvorgänge durch experimentelle Modellierung und Simulation. Die makroskopische Berechnung der Fließfront während der Formfüllung komplexer Bauteile mit einer Kopplung von Aushärtung und Fließverhalten ist anzustreben. Die für die Bauteilauslegung auschlaggebende Auswirkung einer bauteilnahen Beanspruchung, soll über die Simulation der Alterung des Hybridwerkstoffs anhand der Alterung der Matrix abgebildet werden. Um das Crashverhalten der Hybridstruktur unter dem Einfluss von Alterung simulieren zu können, werden Homogenisierungsmethoden entwickelt sowie die Alterung mit den Versagensmechanismen gekoppelt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
