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Multi-Material-Design

Organobleche, Faserverbund-Hohlprofile und Spritzgießknoten in einem Prozess kombinieren

| Redakteur: Dorothee Quitter

Hochintegrative Mehrkomponentenbauweisen mit faserverstärkten Thermoplasten erlauben eine besonders hohe Gewichtsreduktion und Fertigungseffizienz. Im BMBF-Projekt FuPro hat ein interdisziplinäres Team aus Industrie und Wissenschaft unter Federführung der Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG und des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden diese Bauweise erstmals mit Thermoplast-Faserverbund-Hohlprofilen umsetzen können.

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Einzelkomponenten im CAD (links) und fertiges FuPro-Bauteil (rechts)
Einzelkomponenten im CAD (links) und fertiges FuPro-Bauteil (rechts)
( Bild: TU Dresden )

Für die beanspruchungsgerechte Gestaltung von Leichtbau-Tragstrukturen haben sich die Partner auf eine modulare Kombination von torsions- und biegesteifen Hohlprofilen mit komplexen Knoten und flächigen Bauelementen in einer Tragstruktur konzentriert. Während Organoblech-Spritzguss-Hybridstrukturen bereits an der Schwelle zur Serienanwendung stehen, ließen sich geschlossene Hohlprofile mit kontinuierlichem Faserverlauf bisher nicht im Sinne eines modularen Baukastensystems in thermoplastische FKV-Hybridstrukturen integrieren. Seit 2015 entwickelte das Team der Projektpartner um Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude und Dr. Robert Kupfer unter dem Dach der Forschungsplattform FOREL automatisierte Technologien für die Kombination von Organoblechen, Hohlprofilen und langfaserverstärkten Kunststoffen. Das Konzept basiert auf einer Prozesskette zur Fertigung und Weiterverarbeitung komplex geformter topologischer Hohlprofile aus Thermoplast-Hybridgarnen. Die Funktionalisierung der Hohlstrukturen im Spritzgießprozess erfordert im Gegensatz zum Hinterspritzen von flächigen Organoblechen den Einsatz von Stützsystemen. Sie stabilisieren das Hohlprofil von innen. Die Forscher erarbeiten in FuPro gekoppelte Prozess-Struktur-Simulationsstrategien, die eine detaillierte Untersuchung des Hohlprofil-Umspritzens erlauben. Dabei erfassen Formfüllsimulationen die auf das Hohlprofil einwirkenden Drücke und übertragen sie in nachgeschaltete Struktursimulationen. Mithilfe dieser Methoden werden dann entsprechende Stützsysteme bewertet und experimentell erprobt. (qui)

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Tipp: Anwendertreff Leichtbau Auf dem 3. Anwendertreff Leichtbau, der vom 4. bis 5. Dezember 2018 in Würzburg stattfindet, können sich Teilnehmer über den Konzept-, Struktur-, Material- und Fertigungsleichtbau informieren. Im Mittelpunkt stehen dieses Jahr die Bionik, die Verbundwerkstoffe, die Additive Fertigung und passende Fügetechnologien.
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