Analyse der Korrelation zwischen dem Ermüdungsverhalten Remote-Lasergeschnittener Faserkunststoffverbunde und der Prozessführung
Faserkunststoffverbunde (FKV) bieten aufgrund ihrer überragenden massespezifischen Festigkeiten und Steifigkeiten ein hohes Leichtbaupotential. Jedoch bedingt der Aufbau der FKV einige Herausforderungen bei deren trennenden Bearbeitung. Der Laser als Bearbeitungswerkzeug stellt eine Alternative zu den klassischen Schneidverfahren dar. Die kraft- und berührungslose thermische Methode ist verschleißfrei und die Anwendung des Remoteverfahrens auf die Materialklasse der FKV bietet hohe Prozessgeschwindigkeiten. Dennoch ist der thermische Eintrag ins Material kritisch zu bewerten, da er Einfluss auf dessen mechanisches Eigenschaftsbild und hier insbesondere das Ermüdungsverhalten nimmt. Für den effektiven Einsatz des Remote-Laserstrahlschneidens von FKV und für die Minimierung der induzierten Werkstoffschädigung ist ein detailliertes Verständnis der komplexen Prozess-Material-Eigenschafts-Wechselwirkungen erforderlich. Bei der Gestaltung und Auslegung von FKV-Strukturbauteilen können so die Merkmale lasergeschnittener Kanten berücksichtigt werden. Das Ziel des beantragten Projekts besteht daher in der umfassenden experimentellen Ermittlung und numerischen Analyse der Einflüsse des Remote-Verfahrens mit kontinuierlich emittierenden Laserstrahlquellen auf die Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften endlosfaserverstärkter FKV unter zyklischer mechanischer Beanspruchung. In dem beantragten Vorhaben werden dazu die experimentellen Arbeiten zum Ermüdungsverhalten der FKV und die prozesstechnische Analyse über eine numerische Modellierung des Laserschneidprozesses und der daraus resultierenden Schädigungen zusammengeführt. Die so gewonnenen Erkenntnisse sollen als Basis für eine zuverlässige Vorhersage der Lebensdauer unter zyklischer mechanischer Beanspruchung und die mechanische Auslegung von CFK Strukturbauteilen dienen und darüber hinaus Wege zur prozesstechnischen Optimierung der Festigkeitseigenschaften lasergeschnittener FKVs aufzeigen.