Das Programmheft zum Download (PDF)

Zur Übersicht

Vortrag

Ultraschalltorsionsschweißen von alterungsbeständigen Al/CFK-Verbunden – Konzepte, Prozess und Eigenschaften

Donnerstag (19.04.2018)
13:40 - 14:00 Uhr

13:40 - 14:00 Uhr

Limitierte fossile Energieträger, wachsendes ökologisches Bewusstsein sowie wirtschaftliche und politische Drücke motivieren neue und innovative Ansätze im Leichtbau. Ein vielversprechendes Konzept für Leichtbaustrukturen ist die Weiterentwicklung von reiner Materialsubstitution hin zu hybriden Strukturen. Analog zum Einsatz des besten Werkstoffs für strukturelle oder funktionelle Anforderungen, sollte auch ein effizientes Fügeverfahren für hybride Konzepte gewählt werden. Gegenwärtig eingesetzte Fügeverfahren basieren auf Niet- und Bolzenverbindungen, die verbreiterte und aufgedickte Fügezonen, aufwändige Oberflächenbehandlungen und das Einbringen zusätzlicher Masse in die Struktur erfordern.

Insbesondere die Verbindung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen mit Leichtmetallen durch schnelle Fügeverfahren ermöglicht eine erhöhte Ausnutzung materialspezifischer Vorteile, die zu hohen resultierenden Verbundfestigkeiten bei gleichzeitig deutlich reduzierten Prozesszeiten führen können. Die Entwicklung stoffschlüssiger Hybridverbunde bringt jedoch materialspezifische Herausforderungen mit sich, u.a. hinsichtlich thermischer sowie elektrochemischer Eigenschaftsunterschieden.

Im Rahmen eines DFG-Vorhabens wird aktuell das Ultraschallschweißen von alterungsbeständigen Hybridverbunden für Luftfahrtanwendungen in Kooperation mit der CTC GmbH (Stade) und AIRBUS (Bremen, Hamburg) untersucht. Hierbei werden Al- und Ti-Legierungen mit CFK-Organoblechen durch torsional eingeleitete Ultraschallschwingungen in wenigen Sekunden verbunden. Das Pressschweißverfahren ermöglicht hybride Metall/CFK-Verbindungen ohne ein Aufschmelzen der Metalle oder eine thermische Degradation des polymeren Fügepartners. Im Rahmen des Beitrages werden aktuelle Ergebnisse zu alterungsbeständigen Hybridverbunden vorgestellt. Hierzu werden textiltechnische sowie metallische Konzepte zur Realisierung korrosionsresistenter Hybridverbindungen diskutiert. Mit Hilfe statistischer Versuchsmethodik werden geeignete Prozessfenster eruiert und durch implementierte Prozessdatenaufzeichnung detailliert analysiert und charakterisiert Die geschweißten Metall/CFK-Verbunde werden mechanisch und mikroskopisch vor sowie nach mechanischer Beanspruchung bewertet. Abschließend werden die Arbeiten zur Übertragbarkeit des Verfahrens auf einen industriellen Maßstab vorgestellt.

Sprecher/Referent:
Florian Staab
TU Kaiserslautern
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Frank Balle
    Technische Universität Kaiserslautern