Page - 8 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

8 1. EINLEITUNG meist der Funktionalisierung vonBauteilen (Montagehalter, Positionierfunktion, etc.). Finkeldey beschreibt 2004 in seiner Dissertation zumWarmluftnieten, die Möglichkeit metallische Nieten in den FRTP-Werkstoff einzubringen [18]. Um bestehende Nachteile bei der Anwendungmit endlosfaserverstärkten Thermoplasten zu reduzieren, hat bereits Helmes 2006 in seiner Arbeit die FaserschädigungdurchwarmgeformteNietlöcher reduziert [16].Hierbei zeigendie durchWarmumfor- mung gefertigten Löcher ein deutlich günstigeres Verhalten bei der Lochleibungsschädigung [16] als gebohrte Löcher.Neben denNietverfahrenwerden auch textileVerarbeitungsmethodenwie etwa das thermoaktiviertes Verstiften am Institut für Leichtbau undKunststofftechnik (ILK) derTUDresden untersucht [19]. Nachteilig wirkt sich die Schädigung des Faser-Matrix-Verbundes durch Bohren oder der Unterbre- chung bzw. Umleitung der Fasern durch das Einlaminieren der Funktionselemente (Stehbolzen) aus. EineAusnahme stellt hier der „Klebebolzen“ dar [20]. Schlaufenverbindungen EineweitereMöglichkeit,Kräfte inFKVeinzuleiten,wirddurchdenu.a. vonSchürmann [2] beschrie- benen Schlaufenanschluss realisiert. Er kann die fasertypischen Anforderungen bei punktuellen und kleinräumigenKrafteinleitungenambestendarstellen.DieEigenschaft,dassunidirektionaleFaserbän- der auf Zugbelastung in Längsrichtung der Faser ähnliches Verhalten wie ein Stab oder Seilelement besitzen, hat schon früh inderVerarbeitungvonFKVdazugeführt, dass einmöglichst idealerKraft- anschluss durch einen umschlungenen Bolzen dargestellt werden kann. Für eine hohe Belastbarkeit bedarf es bereits bei der Auslegung undKonstruktion sorgfältiger Dimensionierung undAnordnung der Faserstränge. Auch bei der Herstellung ist eine sehr exakte Positionierung und sorgfältige Ar- beitsweise bei der Laminierung der Schlaufenanschlüsse notwendig. Dies macht die Herstellung sehr aufwendig und ist neben der benötigtenDesignfreiheit einweitererNachteil [16]. Als Beispiel hierfür sind die Fertigung von Fahrwerkskomponenten (z.B. Querlenker) aus CFK anzuführen [21], deren Anbindung an weitere Komponentenmeist über Schlaufenanschlüsse undMetallbuchsen dargestellt werden. Eine Variante des Schlaufenanschlusses sind Faserverbundzugstäbe, die in Tragwerken der Luftfahrt Anwendung finden. Hierfür werden meist durch Extrusion oder Pultrusion Fasern mit der entspre- chenden Faserrichtung hergestellt. Auch hier gelten die anspruchvollen Arbeitsschritte wie bei den anderen Arten der Schlaufenanschlüsse, was zu einer deutlichen Eingrenzung der Anwendungsfelder auf hochbelastete Einsatzfälle in der Luftfahrt führt. [16] Schweißverbindungen Die inder industriellenFertigung für thermoplastischeKunststoffbauteileammeistenverwendeteVer- bindungstechnik istdasPress-,Reib-undSchmelzschweißen.Eshandelt sichhierbeiumeinehomogene stoffschlüssige Verbindung, die demmetallischen Verfahren am nächsten steht. Es kann sowohl mit und ohne Schweißzusatzwerkstoff gearbeitet werden. Diese Verfahren zeichnen sich im Allgemeinen durch eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit aus, was wiederum eine gute Industrialisierung er- möglicht.Die größteEinschränkung liegthinsichtlichderVerarbeitbarkeit vonKunststoffartenvor. In der Regel sind nurThermoplaste und thermoplastische Elastomere schweißbar, die aus dem gleichen Polymer bestehen oder deren Mindestkompatibilität gegeben ist [14]. Zur detailierten Erläuterung derMindestkompatibilität wird hier auf die Kompatibilätsmatrix in den späterenAusführungen zur Schweißbarkeit (vgl. Kapitel 2.4 verwiesen. Duroplaste oder vernetzte Elastomere weißen nicht die für das Schweißen notwendige Eigenschaft der reversiblen Schmelzbarkeit auf und sind daher nicht schweißbar. Besonderer Vorteil dieser Verbindungstechnik ist der Entfall aufwendigerOberflächenvorbereitungen und Behandlungen im Sinne der Reinigung und chemischen Aktivierung. Dies leistet ebenso einen Beitrag für die industrielleAnwendbarkeit inmeist emissionsbelastetenFertigungsumgebungen. DieAnwendung der klassischenKunststoffschweißverfahren,wie sie in der nachfolgendenAufzählung genanntwerden, auf faserverstärkteHalbzeuge (Laminat)undBauteile ist inderKunststoff-undFer-