Aluminium infiltriert Carbongewebe

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Thixoforming heißt das Zauberwort

In diesem Materialzustand besitzen Metalllegierungen, deren Zusammensetzung nicht eutektisch sein darf, thixotrope Eigenschaften: Wirken Scherkräfte auf den Werkstoff ein, verringert sich dessen Viskosität. Nach Abbau der Scherbelastung wird die vorherige Strukturstärke wiedererlangt. Beim klassischen Thixoforming wird dieses Materialverhalten genutzt, um in einem Hub komplex geformte Bauteile in near-net-shape-Qualität zu fertigen. Im Falle des neuartigen Fügeprozesses kann das Metall infolge der temporären Entfestigung ein dazwischenliegendes Carbonfasergewebe infiltrieren und auf diese Weise eine feste Verbindung zwischen Blech und Gewebe erzeugen (Bild 2 in der Galerie).

Zu Beginn des Fügeverfahrens wird eine Sandwich-Struktur, bestehend aus Metallblechen und dazwischen¬liegendem Carbongewebe, zwischen zwei Elektroden gespannt. Graphitfolie dient dabei als Trennmittel und verhindert ein Anhaften des Blechwerkstoffs an den Elektroden. Anschließend wird dieser Lagenaufbau so lange erhitzt, bis das Metall in den teilflüssigen Material¬zustand übergeht und infolge der Elektrodenpresskraft die Faserbündel des Carbongewebes infiltriert. Während das Fügeverfahren langfristig auf eine industrienahe, schweißzangenähnliche Apparatur übertragen werden soll, wird momentan ein thermomechanischer Schweißsimulator (Gleeble 3800c, Dynamic Systems Inc.) genutzt. Dieses Gerät ermöglicht die konduktive Erwärmung von stromleitenden Materialien und erreicht dabei Aufheizraten von bis zu 10.000 °C/s. Um die Oxidation der Versuchsproben zu vermeiden, werden die Fügeversuche derzeit im Vakuum durchgeführt. Die Prozessparameter Presskraft, Probentemperatur und Heizleistung können in Form von zeitabhängigen Profilen über die Steuerungssoftware des thermomechanischen Prüfsystems Gleeble 3800c Quicksim eingestellt werden.

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