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Fügetechnik

Fügetechnologien für thermoplastische Faserkunststoffverbunde

| Redakteur: Kirsten Nähle

Mirja Didi: Fügeverfahren, die im Hinblick auf metallische oder duroplastische Bauteile entwickelt wurden, nutzen nicht das volle Potential des Faser-Kunststoff-Verbundes (FKV) aus. (Bild: Institut für Verbundwerkstoffe GmbH)
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Mirja Didi: Fügeverfahren, die im Hinblick auf metallische oder duroplastische Bauteile entwickelt wurden, nutzen nicht das volle Potential des Faser-Kunststoff-Verbundes (FKV) aus. (Bild: Institut für Verbundwerkstoffe GmbH)

In der Prozesskette zur Verarbeitung von thermoplastischen Verbundwerkstoffen nimmt die Fügetechnologie eine entscheidende Rolle ein. Vibrationsschweißen und Induktionsschweißen fügen selbst unpolare Kunststoffe wie PP, die schwierig zu kleben sind. Beide Verfahren eignen sich zudem auch für Hybridverbindungen.

Die Fügetechnologie ermöglicht die Herstellung von komplexen Geometrien sowie die Kombination verschiedener Materialien. „Fügeverfahren, die im Hinblick auf metallische oder duroplastische Bauteile entwickelt wurden, sind zwar teilweise anwendbar, aber oftmals nicht werkstoffgerecht und nutzen daher nicht das volle Potential des Faserkunststoff-Verbundes (FKV) aus“, erläutert Referentin Mirja Didi, Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Abteilung Verarbeitungstechnik an der Institut für Verbundwerkstoffe GmbH.

Ausgehend von einem allgemeinen Überblick über die Fügeverfahren für thermoplastische FKV stellt sie zusammen mit Prof. Dr.-Ing. Peter Mitschang, Technisch-Wissenschaftlicher Direktor und Leiter der Abteilung Verarbeitungstechnik, auf der Fachtagung Carbon Composites 2011 exemplarisch die Verfahren Vibrationsschweißen und Induktionsschweißen, deren technologische Grundlagen sowie Anwendungen vor.

Komplexe FKV-Geometrien kein Problem für das Induktionsschweißen

Beide Schweißverfahren zeichnen sich gegenüber einer mechanischen Verbindungstechnik wie Nieten oder Schrauben dadurch aus, dass die Verbindungstechnik selbst keine Schwächung des Basismaterials durch Kerbwirkungen mit sich bringt. Zudem können auch unpolare Kunststoffe wie PP, die schwierig zu kleben sind, einfach gefügt werden.

Vibrations- und Induktionsschweißen können als komplementäre Verfahren betrachtet werden. Während sich das Vibrationsschweißen durch sehr kurze Zykluszeiten auszeichnet und für weniger komplexe und kleinere Fügezonen bestens geeignet ist, hat das Induktionsschweißen seine Stärken im Bereich der hohen Prozessflexibilität und -variabilität. Dies bedeute, dass insbesondere komplexe Schweißnahtgeometrien und große Schweißnahtlängen für das Induktionsschweißen kein Problem darstellen.

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