Page - 2 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

2 1. EINLEITUNG Der industrielle Bedarf nach technologisch geeigneten und ökonomisch rentablenTechnologien in der Verbindungstechnik für FVW zeigt sich bei der Betrachtung der Fügetechnikkosten bei Fahrzeugen mit und ohne FVW. In der Abbildung 1.1 werden die aktuellen Fahrzeuge der BayerischeMotoren Werke (BMW)7er, 3erund i8Baureiheverglichen.Diese zeigtdie aktuellenBauformenderFahrzeug- karosserie der BMW.Die Karosserie des 7er stellt denMaterialmix Stahl, Aluminium undCarbon- faserverstärkter Kunststoff (CFK) dar, die 3er Karosserie stellt die klassische Stahl-Schalenbauweise undder i8dieCFK-dominierteBauweisedar.DerAbbildung ist zuentnehmen,dassmit zunehmender Abbildung 1.1:Normierte Fügekosten in Abhängigkeit der Karosseriebauweisen und der Anzahl an verwendetenFügetechniken: *DieNormierung erfolgt durchdieGesamtlängederVer- bindungsstellen und der anfallenden Kosten, 20 punktuelle Verbindungsstellen ent- sprechen 1mFügenaht. Anzahl anWerkstoffen die Fügekosten steigen. DerMaterialmix bringt die Notwendigkeit mit sich, einehöhereAnzahl anFügetechniken einzusetzen,was in vielenFällenhöhereHerstellkosten, höheres Anlageninvest und komplexere Produktionsabläufe bedeutet.Wird die Kostendarstellung der konse- quent aus CFK gefertigten i8 Karosserie herangezogen, ist zu beobachten, dass die Fokusierung auf CFK und Aluminium eine geringere Anzahl an Fügetechniken bedarf. Diese sind jedoch mit einem erhöhten Kostensatz belegt. Bereits an diesem Beispiel zeigt sich das Spannungsfeld zwischen dem Einsatz von Leichtbau-Werkstoffen, um die Gewichtsreduzierung zu erreichen, und demAnstieg an Kosten und derProzesskomplexität der verwendetenFügetechniken. DieWerkstoffgruppe der FVWumfasst neben den Konstruktionswerkstoffen mit metallischem und keramischem Matrixwerkstoff die Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV). Diese Gruppe der Verbund- WerkstoffeverwendetalsMatrixwerkstoffKunststoff. Im folgendenAbschnittwerdendieVerwendung vonthermoplastischenFKVinderFahrzeugkarosserievonPersonenkraftwagen(Pkw)undsichdaraus ergebendenPotentiale aufgezeigt. 1.2 Potential thermoplastischer Faser-Kunststoff-Verbunde Composite und FKV mit einer duroplastischen Matrix, sind in der Luft- und Raumfahrt, in der Herstellung von Windkraftanlagen und in der Fahrzeugfertigung seit den 1960ern weit verbreitet. In der jüngerenVergangenheit werden vermehrt thermoplastischeKunststoffe alsMatrixwerkstoff in der Großserienproduktion eingesetzt. Als entscheidendeVorteile dieser Kunststoffgruppe können die charakteristische Eigenschaft der reversiblen Schmelzbarkeit wie auch die zur Verfügung stehenden Fertigungstechnologien angeführtwerden.DieseEigenschaften der thermoplastischenFKV ist für die Verbindungstechnik des Schweißens von großer Bedeutung.Neben denWerkstoffeigenschaften beein- flussen die gegenwärtigen Produktionsprozesse die Einsatzmöglichkeit von Fügetechniken. Um einen