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Vorwort
Die vorliegendeArbeit entstandwährendmeinerTätigkeit alsDoktorand undMitarbeiter derBMW
AG inMünchen, sowie alswissenschaftlicherMitarbeiter des Instituts fürWerkstoffkunde, Fügetech-
nik undUmformtechnik derTUGraz von 2014 bis 2019.
Mein herzlichster Dank gilt Herrn Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Christof Sommitsch, Leiter des
Instituts fürWerkstoffkunde, Fügetechnik undUmformtechnik für die hervorragendeBetreuung und
ErstellungdesErstgutachtens. Ihr großes entgegengebrachtesVertrauen, Ihre konsequenteFörderung
und die vielen fachlichenDiskussionen haben dieseArbeiter erst ermöglicht.
Herrn Prof. Dr.-Ing. Niels Modler, Leiter des Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik an der
TUDresdendanke ich fürdie engagierteÜbernahmedesKorreferates unddieMöglichkeit der experi-
mentellenUnterstützungbei derDurchführungder in-situ-PrüfungenmittelsComputertomographen.
BesonderenDankmöchte ich den beidenMitarbeiternDr.-Ing. EikeDohmen undDipl.-Ing. Vinzenz
Geske aussprechen, diemich bei derDurchführung tatkräftigt unterstützten.
Herrn Dr.-Ing. Fabian Fischer, BMWAG, danke ich in ganz besondererWeise. Als stetiger Unter-
stützer deswissenschaftlichenVorhabens unddenvielenStundendes freundschaftlichenDiskurses an
dieser Arbeit. Dem leider viel zu früh verstorbenen Dipl.-Ing. IngoMantei bin ich zu tiefsten Dank
für seine Förderung in der frühen Stunde verpflichtet. Er konnte denWeg für dieses Vorhabenmit
bereiten.HerzlichenDank!
Meinen Kollegen bei der BMWAG sowie am Institut des IMAT danke ich für die freundschaftli-
che, hilfsbereite undabwechslungsreicheZusammenarbeit.DurchEurenBeitraghabt Ihrmir ein sehr
positives und unvergesslich kollegiales Arbeitsumfeld geschaffen in welchem esmir möglich war den
wissenschaftlichenDiskursunddieErstellungeiner interdisziplinärenwissenschaftlichenArbeitdurch-
zuführen.Besondersmöchte ichdenStudenten für IhrewertvolleundhochqualitativeArbeit indiesem
Themenfeld danken.
Neben den direkten Unterstützern an der Arbeit möchte ich meinen Freunden und Bergkameraden
danken.Mit Ihnenkonnte ich bei denBergtourenLuftholenundKraft für die nächstenSchritte sam-
meln.
Meiner Familie undbesondersmeinenGroßeltern giltmein liebevoller und ganz besondererDank für
die bedingungsloseUnterstützungwährendmeiner gesamtenAusbildung.Von den erstenWorten die
ich sprechen konnte übermeine handwerklichenArbeiten bis zumheutigenTag amEnde dieser aka-
demischenArbeit. Ihnenmöchte ichnichtnur fürdieUnterstützungsondernauch fürdieaufgebrachte
Geduld danken.
Oberlaindern,Mai 2020 ThomasForstner
Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen
Table of contents
- Abkürzungen XIV
- Symbolverzeichnis XVI
- 1 Einleitung 1
- 2 Stand derTechnik 11
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 2.1.1 Grundlagen undEinteilung derKunststoffe 11
- 2.1.2 Werkstoffeigenschaften vonThermoplasten 12
- 2.1.3 FaserverstärkteThermoplaste 16
- 2.1.4 Herstellverfahren vonHalbzeugen undBauteilenmit thermoplastischerMatrix 21
- 2.1.5 Konsolidierung vonThermoplasten 22
- 2.1.6 Betrachtung des Schmelzschweißprozesses bei Thermoplasten 23
- 2.1.7 Prüfmethoden 23
- 2.1.8 Ermüdungsverhalten 29
- 2.1.9 ThermischeKunststoffkennwerte 31
- 2.1.10 BildgebendeAnalyseverfahren 32
- 2.1.11 Schadensanalyse 33
- 2.2 Grundlagen der induktivenErwärmung 33
- 2.3 Erwärmung carbonfaserverstärkterKunststoffe 44
- 2.4 Schweißbarkeit 48
- 2.5 Modelle zurmathematischenBeschreibung 51
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 3 Aufgabenstellung 53
- 4 Systemtechnik undVersuchsaufbau 55
- 5 Plastifizierung derMatrix 97
- 6 Rekonsolidierung und Schweißnahteigenschaften 151
- 7 FertigungstechnischeUmsetzung 171
- 8 Zusammenfassung 177
- Literaturverzeichnis 178
- Abbildungsverzeichnis 189
- Tabellenverzeichnis 197
- A Zeichnungen, Tabellen undErklärungen 199
- A.1 Werkstoffeigenschaften undDatenblätter 199
- A.2 Numerische Lösungsverfahren 213
- A.3 Datenblätter und Spezifikation derAnlagentechnik 215
- A.4 Berechnungen zu den Strömungszuständen in derKonsolidierungsrolle 224
- A.5 Komponenten undProgrammumgebung derVersuchs-anlage 231
- A.6 Optimierungsmethode 234
- A.7 Festigkeitsuntersuchung 245
- A.8 Prozessfenster 246
- A.9 Prozessfähigkeitsuntersuchung 247
- B Veröffentlichungen 249