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Schweißen Schweißnahtfestigkeit bei FVK optimieren

Quelle: Pressemitteilung IKT 1 min Lesedauer

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Universität Stuttgart Institut für Kunststoff- technologie
Murtfeldt Kunststoffe GmbH & Co. KG
GGB Heilbronn GmbH
Maxon Motor GmbH

Werden faserverstärkte Kunststoffe mit dem Ultraschallschweißen gefügt, ist meist die Schweißnaht eine Schwachstelle. In einem Forschungsprojekt wollen nun das Institut für Kunststofftechnik gemeinsam mit der Priomold GmbH die Festigkeit der Schweißnaht optimieren.

Ausschnitt der Schweißnaht von zwei faserverstärkten Prüfkörpern, die über das Ultraschallschweißverfahren gefügt wurden. Aufgezeichnet mittels Röntgen-Computertomographie am IKT.(Bild: IKT)
Ausschnitt der Schweißnaht von zwei faserverstärkten Prüfkörpern, die über das Ultraschallschweißverfahren gefügt wurden. Aufgezeichnet mittels Röntgen-Computertomographie am IKT.
(Bild: IKT)

Im Rahmen eines zweijährigen Forschungsprojektes wollen das Institut für Kunststofftechnik (IKT) der Universität Stuttgart gemeinsam mit der Priomold GmbH die Faserorientierung im Fügebereich im Hinblick auf die Kraftflussrichtung optimieren. Denn nicht nur bei faserverstärkten, sondern auch bei thermoplastischen Bauteilen stellt die entstehende Schweißnaht oft eine Schwachstelle dar.

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Computertomographie-Anlage mit Nanofokusröhre validiert Modelle

Bisher wurde beispielsweise eine konstruktive Überdimensionierung angewandt, um die Schweißnahtfestigkeit zu erhöhen. Die Forschungsprojektmitglieder wollen dieses Problem lösen, indem sie unter anderem die Geometrie der Kontaktflächen beider Fügehälften, die Schweißparameter als auch die Fließwege im Spritzgießwerkzeug optimieren. Das Ziel ist beispielsweise, die Fasern im Fügebereich mithilfe eines Überlaufkanals so auszurichten, dass sie bereits während des Schweißvorgangs entlang der später zu erwartenden Kraftflussrichtung ausgerichtet werden. Im Vergleich zu ähnlichen Fügeverfahren in der Kunststofftechnik ist diese Lösung ressourceneffizienter und wirtschaftlich attraktiver. Um die Modelle zu validieren und quantifizierensetzt das Team die am IKT vorhandene Computertomographie-Anlage mit Nanofokusröhre ein. Diese ermöglicht auch eine Analyse einzelner Fasern. Somit können Simulationen bis in den unteren μm-Bereich mit experimentellen Daten versorgt und verifiziert werden.

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