DFG Sonder­forschungs­bereich/Transregio TRR 285 gestartet

2019 konnten die Wissenschaftler des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik ihre Forschung an der „Methodenentwicklung zur mechanischen Fügbarkeit in wandlungsfähigen Prozessketten“ – wie auch der Name des DFG Sonderforschungsbereiches / Transregio TRR 285 heißt – beginnen.

Die beanspruchungsgerechte Kombination verschiedener Werkstoffe in einer Konstruktion bietet ein besonders hohes Leichtbaupotenzial. Die Fügbarkeit derartiger Multi-Material-Strukturen ist häufig der Schlüssel für effiziente und wirtschaftliche Produktionsprozesse. Die wachsende Anzahl an Werkstoff-Geometrie-Kombinationen erfordert neben einer abgesicherten Prognose der Fügbarkeit insbesondere eine Wandlungsfähigkeit der mechanischen Fügeverfahren.

Der SFB/Transregio 285 (Sprecher Prof. Gerson Meschut, LWF der Universität Paderborn) an den Standorten Paderborn, Erlangen und Dresden erforscht am Beispiel mechanischer Fügeverbindungen wissenschaftliche Methoden zur Wandlungsfähigkeit im Wirkungskreis der drei Bereiche Werkstoff (Fügeeignung), Konstruktion (Fügesicherheit) und Fertigung (Fügemöglichkeit). Die Durchdringung der komplexen Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge beim mechanischen Fügen von Aluminium, Stahl und Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) ist dabei die Voraussetzung für eine ganzheitliche Prognose der Fügbarkeit einer Verbindung von den Werkstoffeigenschaften der Fügeteile über die Fügeprozesse bis hin zu dem eingestellten Eigenschaftsprofil.

Für das ILK stehen die beim warmumformtechnischen Fügen thermoplastischer FKV auftretenden sukzessiven lokalen Veränderungen der Werkstoffstruktur im Mittelpunkt der Untersuchungen. Im Hinblick auf eine prognosesichere Fügbarkeit sowie eine verbesserte Ausnutzung des Lastübertragungspotentials wird eine durchgängige skalenübergreifende Simulationskette von der Auslegung, über den Fügeprozess bis hin zur strukturmechanischen Bewertung von FKV-Metall-Verbindungen aufgebaut. Darüber hinaus erforscht das ILK gemeinsam mit der Professur für Formgebende Fertigungsverfahren (Prof. Alexander Brosius) der TU Dresden zwei komplementäre experimentelle Verfahren zur zerstörungsfreien in situ Analyse von Fügeverbindungen. Insbesondere sollen der Fügeprozess selbst sowie dem Fügeprozess nachgelagerte anwendungstypische Belastungen analysiert werden können.