Teilprojekt B3: Methodische Entwicklung sowie experimentelle Untersuchung von formschlüssig und kombiniert wirkenden Verbindungstechniken für textile Leichtbaustrukturen
In vielen Bereichen der Verkehrstechnik, aber auch im Maschinen- und Anlagenbau erweist sich die Effizienz der eingesetzten Verbindungs -und Montagetechniken als wettbewerbsbestimmender Faktor. Für den erfolgreichen Einsatz der neuen Textil-Thermoplast-Verbunde besteht daher die Notwendigkeit, geeignete Fügetechniken zu entwickeln und die zugehörigen Montageprozesse bereitzustellen. So wurden bereits in der 1. Antragsphase (Basisphase) neuartige Verbindungssysteme für flächige sowie rohr- und stabförmige Strukturen aus Textil-Thermoplast-Verbunden erfolgreich entwickelt. In der Verknüpfungsphase (II. Antragsphase) ist neben der Weiterentwicklung dieser vielversprechenden Lösungsansätze auch die Konstruktion und Erprobung neues Verbindungsvarianten geplant.
Bei der Neu- und Weiterentwicklung sowie Erprobung von formschlüssigen und kombinierten Verbindungssystemen sollen die besonderen Eigenschaften der textilverstärkten Thermoplaste den einzelnen Fügeaufgaben werkstofftechnisch angepasst und konstruktiv ausgenutzt werden. So eröffnen die Warumumformbarkeit und die Schweißbarkeit der Textil-Thermoplast-Verbunde einen großen Gestaltungsspielraum für form- und stoffschlüssige Verbindungen (siehe Abbildung).
Zu den vielversprechenden Entwicklungsarbeiten aus der ersten Antragsphase zählen etwa das patentierte Endlosfaser-Thermoplast-(EFT-) Nietverfahren und die zugehörige Warmformtechnik zur Herstellung von Niet- und Bolzenlöchern. Zur Verkürzung des Montageprozesses für Textil-Thermoplast-Verbundstrukturen soll im Weiteren ein Werkzeugkonzept erarbeitet und umgesetzt werden, mit dem die Nietlochformung in den Formgebungsprozess der Struktur integriert werden kann. Für hoch beanspruchbare Verbindungen etwa mit warmgeformten Bolzenlöchern sind darüber hinaus besonders textilverbundgerechte Verbindungselemente aus endlosfaserverstärktem Thermoplast und metallischen Werkstoffen zu entwickeln und zu erproben.
Die gezielte Ausnutzung der werkstofftypischen Gestaltungsspielräume für innovative Verbindungstechniken erfolgt durch die gleichzeitige Berücksichtigung der strukturmechanischen Anforderungen und der herstellungsbedingten Restriktionen. Die enge Vernetzung im SFB, insbesondere mit den verarbeitungs- und konstruktionsorientierten Teilprojekten D4 und E1, bietet hierfür die idealen Voraussetzungen. Die neu entwickelten Verbindungs- und Montagetechniken bilden in der abschließenden Demonstratorphase (III. Antragsphase) eine wesentliche Grundlage zur Entwicklung des generischen SFB-Demonstrators Funktionsintegrativer Fahrzeugsystemträger (FiF).
Leitung
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr. h. c. Werner Hufenbach
TU Dresden
Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik
01062 Dresden
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