Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen - Grundlagen der Fertigung, Charakterisierung und Auslegung

Im Fokus des Schwerpunktprogramms (SPP) steht die sinnvolle Kombination von unterschiedlichen Materialien hinsichtlich einer effizienten Leichtbaulösung schon während des Herstellprozesses (intrinsischer Hybrid). Die Notwendigkeit hierfür folgt aus der Erkenntnis, dass eine reine Materialsubstitution in vielen Fällen nicht zielführend ist. Ein anwendungsgerechtes Multi-Material-Design kann hier eine sinnvolle Alternative darstellen. Zudem ist die bisher übliche Hybridisierung durch nachgeschaltete Prozessschritte nicht immer optimal, weshalb im Rahmen des SPP effiziente einstufige Herstellprozesse untersucht werden.

Der Lehrstuhl für Leichtbautechnologie ist in Teilprojekt 3 des SPP vertreten, welches sich mit folgendem Thema beschäftigt: Grundlagenuntersuchungen intrinsisch gefertigter FVK-/Metall-Verbunde - vom eingebetteten Insert zur lasttragenden Hybridstruktur.

Ausgangspunkt sind einfache Lasteinleitungselemente, deren Einbringung in den Verbund während des RTM-Prozesses erfolgt. Diese Vorgehensweise führt zu FVK-Bauteilen mit lokaler Hybridisierung. Letztere soll üblicherweise lediglich die Aufgabe der werkstoffgerechten Lasteinleitung in den Verbund erfüllen. Wenngleich dies ein wichtiges Bindeglied im Multi-Material-Design darstellt, stellt sich die Frage, ob das volle Potential einer derartigen Hybridisierung bereits voll ausgeschöpft wird. Um dies zu beantworten müssen zunächst zuverlässige Methoden zur Charakterisierung, Modellbildung und Simulation derartiger Strukturen entwickelt werden. Diese sollen dann in der zweiten Phase des SPP für den Übergang vom lokal eingebrachten Lasteinleitungselement zur lasttragenden integralen Hybridstruktur eingesetzt werden.

Arbeitsinhalt des Lehrstuhls für Leichtbautechnologie

Simulation der Formfüllung und der Aushärtung unter Berücksichtigung der lokal vorherrschenden und durch die Einbringung des Inserts gestörten Faserarchitektur.

^{CT-Analyse der lokalen Faserarchitektur}

Video: Crash-loaded structural components: Efficient lightweight design through intrinsic hybridization