Light-Weight Hybrid Structures – Process Integration and Optimized Performance

Ahmad Al-Sheyyab

In dieser Arbeit wurden die Gestaltungsrichtlinien für einen optimierten Prozess zur Herstellung von Leichtbau-Hybridstrukturen sowie die Verbesserung des mechanischen Eigenschaftsprofils dargestellt. Dabei wurden die verschiedenen Aspekte Konstruktion und Gestaltung, Modellierung und Simulation sowie praktische Untersuchungen betrachtet. Der optimierte Herstellungsprozess wurde sowohl durch die Prozessintegration als auch durch die Zykluszeitverkürzung realisiert. Hierzu wurden zwei wesentliche Konzepte untersucht. Zum einen wurde das neuartige In-Mold Forming Verfahren (IMF) entwickelt. Durch dieses Verfahren konnten alle notwendigen Prozessschritte wie die Vorwärmung, die Umformung, das Umspritzen und Stanzen des Faserverbundhalbzeugs in einem Werkzeug durchgeführt werden. Im zweiten Konzept wurden integrierte Verbindungen und Funktionselemente durch Wärme und Schmelzedruck in einem Spritzgießwerkzeug erzeugt.
Die Ergebnisse haben gezeigt, dass durch die Substitution der Stahleinlegeteile durch thermoplastisch verstärkte Gewebehalbzeuge eine Verbesserung der spezifischen mechanischen Eigenschaften sowie eine Prozessketteverkürzung erzielt werden kann. Zudem haben sich die integrierten und verbesserten form- und stoffschlüssigen Verbindungen positiv auf das mechanische Eigenschaftsprofil von Kunststoff/Kunststoff und Kunststoff/Metall Hybridstrukturen ausgewirkt.