Umformung und Konsolidierung von faserverstärkten Thermoplasten und metallischen Blechen

<p>Multimaterialstrukturen bieten in der Automobilindustrie großes Potenzial für Leichtbau, da durch die Kombination von Stahl und faserverstärkten Thermoplasten verbesserte Bauteileigenschaften erzielt werden können. In dieser Arbeit wurde eine Fertigungszelle für das kombinierte Umformen und thermische Pressfügen von Stahl und UD-Kohlenstofffasertapes entwickelt und ein Prozessfenster bestimmt. Der Hybridaufbau besteht aus Stahlblechen und dazwischenliegenden thermoplastischen Faserlagen. Konventionelle variotherme Werkzeuge führen aufgrund des Aufheizens und Abkühlens zu langen Zykluszeiten und hohem Energiebedarf. Das entwickelte Konzept nutzt dagegen ein zweigeteiltes isothermes Werkzeug für getrennte Erwärmung und Imprägnierung der Fasern sowie Umformung und Konsolidierung. Die Hybridbauteile zeigten gute Maßhaltigkeit, hohe Anhaftung zwischen Metall und Kunststoff und eine höhere spezifische Belastbarkeit als Stahlbauteile. Zudem wurden Zykluszeiten unter 60 s erreicht, wodurch die Prozesszeit deutlich reduziert werden konnte.</p>