Maßgeschneiderte Metall-Polymer-Metall-Schichtverbunde für verbesserte Energieabsorptionscharakteristika von Crash-Strukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Maik Gude; Professor Dr.-Ing. Heinz Palkowski
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Leichtbau, Textiltechnik ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407352905

Die durchgängige Modellierung und Berechnung des Verformungs- und Versagensverhaltens crashrelevanter Strukturbauteile aus hybriden Werkstoffverbunden stellt derzeit noch eine große Herausforderung dar. Bei Metall-Polymer-Metall-(MPM)-Schichtverbunden ist dies auf das zeitabhängige mechanische Verhalten der polymeren Kernmaterialien und der metallischen Deckschichten sowie der Grenzschichtbereiche unter hochdynamischen Belastungszuständen zurückzuführen. Zusätzlich werden die für die Modellierung relevanten Werkstoffeigenschaften maßgeblich durch den Fertigungsprozess beeinflusst. Basierend auf einer skalenübergreifenden Modellierungs- und Charakterisierungsstrategie sowie durch die Berücksichtigung der Fertigungshistorie soll in dem Vorhaben das Crashverhalten variabel konfigurierbarer MPM-Schichtverbunde prognostiziert werden. Darauf aufbauend werden Vorgehensweisen zur Einstellung maßgeschneiderter Energieabsorptionscharakteristika entwickelt. Dabei soll einerseits die strukturelle Energieabsorption insgesamt erhöht und andererseits mittels lokaler Versagensmechanismen das Deformationsverhalten gezielt eingestellt werden. Hierfür sind Methoden und Gestaltungsrichtlinien zu erarbeiten, die eine effiziente Einstellung beanspruchungsgerechter und lokal veränderlicher MPM-Verbundeigenschaften in Kombination mit einer angepassten Prozessführung für crashbelastete Strukturkomponenten ermöglichen. Dazu sind zahlreiche experimentelle Untersuchungen zur Entwicklung des Materialmodells bei unterschiedlichen Beanspruchungsraten und -bedingungen geplant.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen