Aluminium infiltriert Carbongewebe

Anbieter zum Thema

Schages GmbH & Co.KG

AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

trivid GmbH

IFU Institut für Umformtechnik Universität Stuttgart

Optimierungsversuche und Festigkeitsanalysen lassen aufhorchen

Grundlagenuntersuchungen haben gezeigt, dass mithilfe des neu entwickelten Verfahrens stoffschlüssige Verbindungen zwischen Carbonfasern und einer Aluminiummatrix hergestellt werden können. Aktuell beschäftigt sich die Forschergruppe am IFU Stuttgart mit der Optimierung dieses Fügeprozesses sowie mit Festigkeitsanalysen und Untersuchungen zum Infiltrationsgrad der Faserbündel. Ersteres beinhaltet vor allem die Regelung des Erwärmungsprozesses, der im Rahmen der ersten Versuchsreihen noch mit Hilfe von Thermoelementen gesteuert wurde. Zwei auf der nach innen gerichteten Oberfläche eines der beiden Bleche aufgeschweißte Thermodrähte ermöglichen eine stetige Anpassung der Heizleistung während des Fügeprozesses, um die zuvor einprogrammierte Zieltemperatur von circa 600 °C zum Ende einer vordefinierten Erwärmungsphase zu erreichen. Das Aufschweißen der Thermodrähte gestaltet sich jedoch als sehr zeitaufwändig, außerdem versagt die Schweißverbindung häufig während des Einspannens der Probe in das Prüfsystem. Da die gemessenen Temperaturkurven zudem ein beträchtliches Rauschen verzeichnen, wurde in den nächsten Versuchsreihen die Prozessgröße Heizleistung zur Steuerung der Erwärmung genutzt.

Dadurch konnte die Taktzeit erheblich reduziert werden. Es zeigte sich jedoch, dass dieselben Einstellungen bei makroskopisch identischen Proben zu voneinander abweichenden Temperaturverläufen und somit zu unterschiedlichen Versuchsergebnissen führen können. Es wird vermutet, dass bereits geringe Unterschiede zwischen den Proben (z.B. die Orientierung einzelner Gewebelagen zueinander) verschiedene Aufheizraten zur Folge haben, da die Erwärmung konduktiv und somit in Abhängigkeit des elektrischen Widerstandes erfolgt. Deshalb wird derzeit der Abstand der beiden Elektroden zueinander (Stroke) zur Regelung des Erwärmungsprozesses genutzt. Während der Erwärmung bewirkt die Wärmeausdehnung der Probe eine stetige Stroke-Zunahme, d.h. die Elektroden werden von der sich erwärmenden Probe auseinandergedrückt. Dieser Vorgang endet jedoch mit dem Überschreiten der Solidustemperatur im Metall. Indem das Prüfsystem darauf programmiert wird, diesen Zeitpunkt der beginnenden Aufschmelzung (Stroke-Abfall) zu detektieren und an diesem Punkt den Erwärmungsvorgang zu beenden, kann der Prozess zuverlässig und reproduzierbar geregelt werden.

(ID:43572957)