Fraktale Gestaltungsprinzipien zur definierten Einstellung der interlaminaren Festigkeit von Metall-Thermoplast-Verbunden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Lampke; Professor Dr.-Ing. Andreas Schubert
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 494736555

Multimaterialkonzepte, bei denen zwei oder mehr artfremde Werkstoffe miteinander verbunden werden, stellen einen besonders tragfähigen Ansatz zur Herstellung hochbeanspruchbarer, leichter Bauteile dar. Das thermische Fügen in Kombination mit einer geeigneten Oberflächenkonditionierung stellt einen technologisch vorteilhaften Ansatz dar, um beide Werkstoffgruppen trotz ihrer geringen Neigung zur Ausbildung chemischer Verbindungen miteinander zu verbinden. Die Feingestalt der Metalloberfläche ist dabei von zentraler Bedeutung für die erzielbarer interlaminare Festigkeit der Grenzfläche. In eigenen Vorarbeiten konnte die Eignung der fraktalen Geometrie zur Festigkeitsbeschreibung von Aluminium-Polyamid 6-Verbunden erfolgreich dargelegt werden.Das Ziel des Projektes besteht in der Validierung der darauf aufbauenden Hypothese, dass die auf fraktalen Kenngrößen basierende Analyse der Oberflächenfeingestalt zur relativen Festigkeitsprognose für Metall-Thermoplast-Verbunde geeignet ist und dass auf dieser Basis und mit entsprechend zu erforschenden Algorithmen die Oberflächenfeingestalt gezielt ausgelegt werden kann. Die experimentelle Erforschung der theoretischen Annahmen wird anhand des neuen, spanend-umformenden Fertigungsprozesses UVADM realisiert, der sich durch die notwendige, skalenübergreifende Gestaltungsfreiheit auszeichnet und bei dem der auf der Bauteiloberfläche verbleibende Span als haftungserzeugendes Strukturelement genutzt wird. Im Ergebnis des Projekts entsteht das Wissen um grundlegende Zusammenhänge zur mechanischen Adhäsion in Metall-Thermoplast-Verbunden sowie eine Methodik für die zielgerichtete Auslegung und Fertigung der Feingestalt der Metalloberfläche.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen