Herstellung intrinsischer CFK-Aluminium Verbundstrukturen im Aluminiumguss (Hybridguss)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Matthias Busse; Professor Dr.-Ing. Axel Herrmann; Dr. Katharina Koschek
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281570803

Das Fertigungsverfahren Aluminium-Druckguss ermöglicht die großserienfähige Herstellung endformnaher Bauteile aus Leichtmetall. Das Leichtbau-Material CFK (Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff) ist etabliert als Hochleistungswerkstoff zur Herstellung mechanisch hoch belastbarer und dennoch ultraleichter Bauteile. Die Kombination der beiden Werkstoffe Aluminium und CFK steht derzeit im Fokus von Ingenieuren für Leichtbaustrukturen.Das vorgegebene Ziel der ersten Förderphase die Materialien Aluminium und CFK innerhalb eines einzigen, urformenden Fertigungsschrittes auf neuartige Weise zu einem intrinsischen Hybridverbund miteinander zu kombinieren konnte erreicht werden. Die Ergebnisse sind vielversprechend und haben gezeigt, dass eine Verbindung der Fügepartner Aluminium und CFK mittels reinem PEEK als Trennschicht nicht nur möglich ist, sondern zudem eine hohe Verbundfestigkeit liefert. Aus den bisherigen Ergebnissen resultieren vertiefende Fragestellungen, die im Folgenden als Ziele für die kommende Projektphase definiert werden.1. Detaillierte Charakterisierung der Grenzschicht und Erarbeitung von Prozessgrenzen für die Fertigung des Hybridverbundes2. Untersuchung des Einflusses verschiedener Wärmebehandlungen und Erarbeitung einer auf den Hybridverbund maßgeschneiderten Wärmebehandlungsmethode3. Optimierung des Hybridverbundes und Erarbeitung von GestaltungsempfehlungenDie bisherigen Ergebnisse der Verbundfestigkeit, die im Bereich struktureller Klebstoffe liegen, lassen vermuten, dass sich PEEK ähnlich eines Adhäsives verhält. Vertiefende Untersuchungen in diesem Bereich, unter anderem auch aus chemischer Perspektive, könnten daher dazu beitragen, dass diese neuartige Technologie auch in anderen Bereichen der Fügetechnik Anwendungen finden könnte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen