Fügen mittels pinartiger Strukturen in Schweißverfahren
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Eine nachhaltige und ressourcenschonende Produktion nimmt eine immer bedeutendere Rolle ein. Aufgrund ihrer effizienten Materialnutzung eignen sich hierfür insbesondere Multimaterial- Designs, die allerdings konventionelle Fügeverfahren vor große Herausforderungen stellen. Aus diesem Grund wurde im Rahmen des Vorhabens das Fügen mittels pinartiger Strukturen in Schweißverfahren untersucht, welches einen innovativen Ansatz zum Verbinden zueinander haftungsinkompatibler Kunststoffe darstellt. Die grundlegende Erforschung der beiden Prozessschritte (Strukturierung und Fügen) unter Nutzung der Vibrations- wie auch der Ultraschallschweißtechnologie ermöglichte die Aufstellung der bestehenden Wirkzusammenhänge zwischen Werkstoff, Prozess und resultierenden Verbundeigenschaften. Mittels des erlangten Prozessverständnisses konnten, in Kombination mit einer umfassenden Material- und Bauteilanalyse, allgemeine Design- und Prozessempfehlungen abgeleitet werden. Hierdurch wurden hohe Verbundfestigkeiten für zueinander haftungsinkompatible Kombinationen zwischen zwei teilkristallinen wie auch zwischen teilkristallinen und amorphen Thermoplasten erreicht. Diese lagen für die beste Prozessführung bereits oberhalb konventioneller Klebverbindungen. Neben der Etablierung zweier Prozessrouten für haftungsinkompatibler Kunststoffkombinationen (Erzeugung des Hinterschnitts im Strukturierungsschritt bzw. durch Verformung im Fügeschritt) konnte durch den Einsatz von Pin-Strukturen zudem eine Faserverlaufsmodifikation erreicht werden. Diese war allerdings in der Fügeverbindung bisher nicht aufrechtzuerhalten.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Influence of the Structuring-Tool Geometry on Form-Fit Joining by Use of Pin-Like Structures in Vibration Welding. Procedia Manufacturing, 47, 375-382.
Wolf, Michael & Drummer, Dietmar
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Design criteria for the pin-foot ratio for joining adhesion-incompatible polymers using pin-like structures in vibration welding process. Journal of Polymer Engineering, 41(10), 873-882.
Wolf, Michael & Drummer, Dietmar
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Filling Behavior in Joining Using Pin-like Structures. Polymers, 14(15), 3083.
Wolf, Michael & Drummer, Dietmar
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Separation of Multi-Material Polymer Combinations Produced by Joining Using Pin-like Structures. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 6(1), 13.
Wolf, Michael & Drummer, Dietmar
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Structure formation in pin-like joining using vibration welding technology. Journal of Advanced Joining Processes, 8, 100158.
Wolf, Michael & Drummer, Dietmar
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Structuring step dependent characteristics in joining using pin-like structures in the vibration welding process. International Polymer Processing, 39(2), 152-161.
Wolf, Michael & Drummer, Dietmar
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Verformung pinartiger Strukturen im Fügeprozess zur Erzeugung formschlüssiger Multi-Material Verbindungen. Joining Plastic – Fügen von Kunststoffen 17 (2023), No. 3-4, S. 174-181.
Wolf, M. & Drummer, D.
