Makroskopische Übergangsstrukturen für einen gradierten Eigenschaftsübergang in hybriden Metall/Kunststoff-Verbunden auf Basis von Bandspiralstrukturen - Band-Fusilli

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Birgit Awiszus; Professor Dr.-Ing. Guntram Wagner
• Fachliche Zuordnung: Polymere und biogene Werkstoffe und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 540343096

Das Forschungsvorhaben "Makroskopische Übergangsstrukturen für einen gradierten Eigenschaftsübergang in hybriden Metall/Kunststoff-Verbunden auf Basis von Bandspiralstrukturen - Band-Fusilli" ist das Folgeprojekt für das erfolgreich abgeschlossene Vorhaben "Makroskopische Übergangsstrukturen für einen gradierten Eigenschaftsübergang in hybriden Metall/Kunststoff-Verbunden - MÜGRA". Es zielt darauf ab, die Grenzfläche zwischen Metall und Kunststoff beim Spritzgießen von faserverstärkten Thermoplasten mittels geometrisch geeigneter Metallstrukturen zu optimieren. Das Hauptziel besteht darin, die Verbundbelastbarkeit durch innovative makroskopische Übergangsstrukturen zu steigern, indem ein schrittweiser Übergang zwischen Metallblech und Kunststoffkomponente geschaffen wird. Dabei sind insbesondere die geometrischen Übergangsstrukturen derart zu gestalten, dass verschiedene Belastungsarten effektiv übertragen werden können. Die vorgesehene Forschungsarbeit stützt sich auch auf werkstoffphysikalische Modelle, um das zu erwartende Werkstoffverbundverhalten im Vorfeld zu simulieren. Hinsichtlich der zu betrachtenden Werkstoffe liegt der Schwerpunkt der Arbeiten auf der Verbindung zwischen verzinktem Stahlblech und Polyamid ohne und mit Kurzfaserverstärkung. Zur Realisierung der Werkstoffverbunde werden zudem die zur Anwendung kommenden stoffschlüssigen Fügeverfahren in geeigneter Form weiterentwickelt. So soll die Fertigung hybrider Verbunde beispielsweise durch auf ein auf die zu realisierende Gesamtstrukturen angepasstes Umspritzen erfolgen. Dabei gilt es u.a. das Potential von kurzfaserverstärkten Thermoplastschmelzen zur Einbindung komplexer metallischer Geometrien zu analysieren und Erkenntnisse auch über die sich einstellenden Faserausrichtungen und das auftretende Schwundverhalten zu gewinnen, um letztendlich ein verbessertes Anbindungsverhalten zu realisieren. Zur Bewertung der jeweils erzielten Qualität der Verbindungen werden relevante mechanischer Eigenschaften der erzeugten Metall/Übergangsstruktur/Kunststoff-Verbunde anhand geeigneter Prüfkörper ermittelt. Mit Durchführung des Forschungsvorhabens sind umfangreiche grundlegende Erkenntnisse hinsichtlich einer leistungsorientierten Gestaltung gradueller Eigenschaftsübergänge bei hybriden Metall/Kunststoff-Verbunden zu erwarten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen