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Vortrag

Lokale Verstärkung von metallischen Bauteilen durch duroplastische Faserverbundwerkstoffe im Pressfügeverfahren

Mittwoch (18.04.2018)
12:20 - 12:40 Uhr

12:20 - 12:40 Uhr

Der Bedarf an voll-elektrisch betriebenen Fahrzeugen (sog. BEV´s- battery electric vehicles) steigt stetig und somit erhöht sich auch das Produktportfolie im Volkswagen Konzern. Die Anforderungen an die Karosserie dieser Fahrzeuge sind jedoch hoch. Ein maßgeblicher Nachteil der heutigen voll elektrifizierten Fahrzeuge gegenüber Fahrzeugen mit Verbrennerantrieb ist die vergleichbar geringe Reichweite, welche durch die Integration einer Vielzahl von Batteriezellen und somit einer Gewichtsteigerung des Gesamtfahrzeugs kompensiert wird. Das erhöhte Fahrzeuggewicht führt wiederum dazu, dass in einem Crashlastfall erhöhte Energien abgebaut werden müssen. Der Schutz der Batterie ist hier einem besonderen Stellenwert zugeordnet. Klassische metallische Bauweisen stoßen in solch hoch belasteten Bereichen an Ihre Grenzen. Durch eine Kombination von metallischen Strukturen mit Faserverbundwerkstoffen können alternative Lösungen dargestellt werden, welche bei einem geringen Gewichtseintrag die Bauteileigenschaften partiell steigern. Hierbei ist anschließend die Nutzung der konventionellen Fügetechnik und somit die Integration in heutige Karosserie-Entstehungsprozesse umsetzbar.

Die Volkswagen Konzernforschung entwickelt einen Herstellungsprozess, bei dem die Faserverstärkung (vorimprägniertes, unidirektional glasfaserverstärktes Halbzeug mit Epoxymatrix) direkt auf metallische Strukturen aufgepresst und ausgehärtet wird. Hierbei liegen die Schwerpunkte der Arbeiten in der Definition des Materialsystems, welches eine ausreichende Haftfestigkeit an die metallische Komponente aufbaut und die Erarbeitung der dazugehörigen Prozessparameter (Temperatur, Presszeit, Druck) zur Reduzierung der Zykluszeiten und Fertigungskosten für eine automobile Großserie (Taktzeit < 1min). Herausforderung ist die Nutzung des Matrixmaterials der Faserverstärkung als Klebstoff ohne eine zusätzliche Oberflächenvorbehandlung der metallischen Komponente oder ohne Nutzung eines Haftvermittlers. Im Rahmen der Untersuchungen werden zwei unterschiedliche metallische Fügepartner betrachtet: ein warmumgeformter Stahl mit einer Aluminium-Silizium-Beschichtung (22MnB5 + AS150) und ein Dualphasen-Stahl mit einer Zinkbeschichtung (HX660XD + Z100), kontaminiert mit Tiefziehöl.

Sprecher/Referent:
Robert Thomas
Volkswagen AG
Weitere Autoren/Referenten:
  • Wilhelm Grossmann
    Volkswagen AG
  • Dr. Fabian Fischer
    Volkswagen AG