Maßgeschneiderte Metall-Polymer-Metall-Schichtverbunde für verbesserte Energieabsorptionscharakteristika von Crashstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Johannes Buhl, seit 10/2023; Professor Dr.-Ing. Maik Gude
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Leichtbau, Textiltechnik ; Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 523138878

Das Verformungs- und Versagensverhalten crashrelevanter Strukturbauteile aus Metall-Polymer-Metall-(MPM)-Schichtverbunden wird maßgeblich durch das dehnratenabhängige Werkstoffverhalten der Einzelschichten und das Haftungsverhalten zwischen den Schichten unter hochdynamischer Belastung bestimmt. Im DFG-Projekt „Maßgeschneiderte Metall-Polymer-Metall-Schichtverbunde für verbesserte Energieabsorptionscharakteristika von Crashstrukturen“ wurde eine Strategie für die durchgängige Modellierung und Berechnung hybrider Crashboxen aus MPM-Schichtverbunden erarbeitet und erfolgreich angewendet. Es zeigte sich qualitativ, dass das Haftungsverhalten wesentlich für das Strukturverhalten und das daraus resultierende Energieabsorptionsvermögen ist und durch eine gezielte und lokale Einstellung weiter gesteigert werden kann. Hierfür sind Methoden und Gestaltungsrichtlinien zu erarbeiten, die eine effiziente Einstellung beanspruchungsgerechter MPM-Schichtverbundeigenschaften für crashbelastete Strukturkomponenten ermöglichen. Darüber hinaus ist der Einfluss geeigneter Fügekonzepte, der durch den Umformprozess entstehenden Kaltverfestigung sowie induzierte Eigenspannungen auf das Crashverhalten von MPM-Strukturen unzureichend erforscht. Basierend auf der etablierten skalenübergreifenden Modellierungs- und Charakterisierungsstrategie für MPM-Schichtverbunde wird in dem geplanten Vorhaben das Crashverhalten lokal konfigurierbarer MPM-Schichtverbunde durch die Berücksichtigung der Umform- und Fügeprozesse prognostiziert. Darauf aufbauend werden Vorgehensweisen zur Einstellung maßgeschneiderter Energieabsorptionscharakteristika entwickelt. Dabei soll zum einen die strukturelle Energieabsorption erhöht und zum anderen mittels lokaler Versagensmechanismen das Deformationsverhalten gezielt beeinflusst werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Heinz Palkowski, bis 9/2023