Suchen

Leichtbau CFK und Aluminium ohne Kontaktkorrosion fügen

| Redakteur: Dorothee Quitter

Am Fraunhofer IFAM wurde in Kooperation mit dem Faserinstitut Bremen eine neue serientaugliche Fügetechnologie für die Kombination von Aluminiumguss und CFK entwickelt.

Firmen zum Thema

Mittels der Hybridgusstechnologie gefertigtes Haltelement für den Flugzeugbau. Durch eine temperaturresistente Schutzschicht auf dem CFK-Bauteil können elektrochemische Korrosionsprozesse in dem Materialverbund unterbunden werden. Gleichzeitig sorgt die Schicht für eine feste Verbindung.
Mittels der Hybridgusstechnologie gefertigtes Haltelement für den Flugzeugbau. Durch eine temperaturresistente Schutzschicht auf dem CFK-Bauteil können elektrochemische Korrosionsprozesse in dem Materialverbund unterbunden werden. Gleichzeitig sorgt die Schicht für eine feste Verbindung.
(Bild: Fraunhofer IFAM)

Eine Werkstoffkombination aus Faserverbundwerkstoffen und Leichtmetallen stellt alle etablierten Fügetechnologien vor besondere Herausforderungen. Bei gleichzeitig hohen Verbindungsfestigkeiten soll durch das Fügen kein nennenswertes weiteres Gewicht entstehen. Eine Kontaktkorrosion der beiden Werkstoffe muss vermieden werden. Neben geklebten oder genieteten Hybridverbindungen bietet der Hybriddruckguss einen neuen Ansatz, Gewicht beim Fügen einzusparen und die problematische Kontaktkorrosion dauerhaft zu unterbinden.

Mit wenigen Prozessschritten zum Hybridbauteil

Innerhalb des neu entwickelten Verfahrens werden CFK-Strukturen vor dem Gießprozess partiell mit hochtemperaturstabilem Kunststoff (PEEK) beschichtet, welcher sich erst ab Temperaturen von rund 550 °C nennenswert zu zersetzen beginnt. In einem nachfolgenden Gießprozessschritt wird die CFK-Komponente in das Druckgießwerkzeug eingelegt und im Bereich des Kunststoffes mit Aluminium bei einer Temperatur von rund 700 °C umgossen. Bedingt durch einen gezielt gesteuerten Druckgießprozess mit kurzen Zykluszeiten sowie die Wahl weiterer geeigneter Prozess- und Materialparameter ist eine Integration des Kunststoffes in den Druckgießprozess trotz der Temperaturdifferenzen möglich, ohne dass dieser in seinen Eigenschaften beeinträchtigt wird. Während des urformenden Herstellungsprozesses der Aluminiumkomponente wird zeitgleich auf diese Weise eine stabile Verbindung zwischen beiden Werkstoffen geschaffen. Eine aufwendige Bearbeitung bzw. Vorbehandlung von Fügeflächen ist somit nicht notwendig. Optional können auch Hinterschneidungen in die Verbindungszone eingebracht werden, um die Festigkeit weiter zu erhöhen. Bisher erzielte Verbindungsfestigkeiten liegen mit 20 MPa jetzt schon im Bereich struktureller Klebstoffe.

Für die Machbarkeitsstudie zu einer effizienten Serienfertigung wurde ein Haltelement aus dem Flugzeugbau gewählt, das in großen Stückzahlen verbaut wird. Ziel des Entwicklerteams ist es nun anhand dieses Bauteils, die Hybridgusstechnologie so weiterzuentwickeln, dass für den Aluminiumdruckguss ein Prozessfenster aufgezeigt werden kann, um reproduzierbar hybride Verbindungen zwischen CFK und Aluminium in Serie fertigen zu können. (qui)

Das könnte Sie auch interessieren:

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 45689396)