Bei Mischbauweise stößt das Nieten an Grenzen

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Entwicklung integraler Bauweisen für hochbeanspruchte CFK-Aluminium-Übergänge

Kernziel des Forschungsprojektes ist die Entwicklung integraler Bauweisen für hochbeanspruchbare und zuverlässige CFK-Aluminium-Übergangsstrukturen im Leichtbau. Dazu sollen drei neuartige Verbindungskonzepte optimiert, untersucht und bewertet werden. Ziel ist es, Aufschluss über die Eignung der Bauweisen hinsichtlich der gewichtsspezifischen Leistungsfähigkeit, der Zuverlässigkeit und der Herstellbarkeit der Übergangsstrukturen zu erhalten.

Langfristig sollen die besten integralen Übergangsstrukturen dem Verkehrsmittelbau und dem allgemeinen Maschinenbau zur Verfügung stehen. Verbesserte mechanische Eigenschaften sollen dabei zu Gewichts- und damit zu Werkstoffeinsparungen führen.

Form- oder stoffschlüssiges Fügen als Entwicklungsansatz denkbar

Zur Entwicklung einer integralen CFK-Aluminium-Bauweise sind sowohl Ansätze für formschlüssige als auch für stoffschlüssige Fügeverbindungen denkbar. Untersucht wurden drei verschiedene Verbindungskonzepte mit Materialien für den Übergang von Aluminium zu CFK: das Drahtkonzept, das Faserkonzept und das Folienkonzept.

• Beim Drahtkonzept wurde ein Textil aus Kohlenstofffasern und Titandraht mit Aluminium verbunden. Kohlenstofffasern und Titandraht sind im Textil miteinander verwebt, um eine textile formschlüssige Verbindung (über Schlaufen) zwischen dem Faser- und dem Drahtwerkstoff zu erhalten. Der Titandraht (Titanstruktur) ist mit dem Aluminium schweiß- oder gießtechnisch verbunden.

• Das Faserkonzept basiert auf einem form- und stoffschlüssigen Eingießen von Fasern in Aluminium. Glasfasern übernehmen dabei die Funktion des Titandrahts beim Drahtkonzept als Kraftübertrager zwischen Kohlenstofffasern und Aluminium. Die Glasfasern werden dazu als Schlaufe gießtechnisch mit dem Aluminium verbunden und wie der Titandraht textiltechnisch mit den Kohlenstofffasern verwebt.

• Das Folienkonzept wurde zum Fügen eines Titan-CFK-Laminats mit Aluminium erprobt. Für die Verbindung von CFK-Prepregs und Titan entwickelte man die Titan-Tapestruktur (Hybridlösung). Die Titan-Tapestruktur ist an das Aluminium geschweißt.

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