Untersuchung möglicher Umformmechanismen von Kreiszylinderrohren aus Faser-Kunststoff-Verbunden mit thermoplastischer Matrix

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Helmut Schürmann
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 42205556

Im Bereich der Verbundwerkstoffe bietet speziell die Gruppe der endlosfaserverstärkten Faser-Kunststoff-Verbünde (FKV) mit thermoplastischer Matrix besondere Vorteile. Gegenüber duroplastischen Matrixsystemen verfugen sie über eine hohe Schlagzähigkeit, Schweißbarkeit, eine gute Rezyklierbarkeit und insbesondere die Möglichkeit der nachträglichen Umformbarkeit. Trotz dieser Vorteile finden endlosfaserverstärkte FKV mit thermoplastischer Matrix im Gegensatz zu langfaserverstärkten, thermoplastischen Pressmassen (GMT, LFT, LFT-D) bis heute nur begrenzt Anwendung, weil die geeigneten großserientauglichen Fertigungsverfahren nicht zur Verfügung stehen. Zudem weisen endlosfaserverstärkte FKV z.B. gegenüber metallischen Werkstoffen kein plastisches Verformungsvermögen auf, können also nur begrenzt umgeformt werden. Es wäre jedoch äußerst wünschenswert, wenn hochbelastete Profile, ein in der Technik sehr häufig genutztes Halbzeug, mit thermoplastischer Matrix hergestellt werden könnten. Erfolgt die Umformung aus dem geschlossenen Querschnitt, so können geschlossene Bereiche ohne eine nachträgliche Verschweißung hergestellt werden. So erfolgt die Kraftübertragung im Querschnitt durch hochfeste Fasern und nicht, wie im Falle einer Schweißung, durch interlaminaren Schub über die unverstärkte Matrix. Grundsätzlich werden so die Nachteile der Zeit- und Temperaturabhängigkeit der Schweißung sowie deren wesentlich geringeren Festigkeit vermieden. Die Umformung eines geschlossenen, endlosfaserverstärkten Kreisprofils mit thermoplastischer Matrix in eine andere Profilgeometrie behandelt somit einen vollständig neuen wissenschaftlichen Themenkomplex. Zielsetzung des geplanten Forschungsvorhabens ist es, die während der Umformung ablaufenden Vorgänge zu erfassen und mathematisch zu beschreiben. Das Erfassen der Umformmechanismen und deren Einfluss bietet die Möglichkeit, Vorgaben bezüglich der Umformung abzuleiten. Die gewonnen Erkenntnisse dienen Verbesserungsmaßnahmen und sollen letztlich in Zukunft ein großserientauglichen Fertigungsverfahren ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen