Page - 53 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

3 Aufgabenstellung 3.1 Problembeschreibung DieAusnutzungdesPotentialsvonFaserverbundwerkstoffen ineinerStrukturmitkomplexenLastpfa- den ist stark vonderLeistungsfähigkeit der eingesetztenGrundwerkstoffe sowie derBauteilauslegung abhängig.Durch die ständigeErhöhung derKomplexität der Faserverbundbauteile steigt dasNiveau der erreichbarenBetriebsfestigkeit sowie derBelastbarkeit imCrashfall an.Dies führt zu einemBau- teilversagen, welches zunehmend im Bereich der Verbindungsstelle zu anderen Faserverbund- bzw. metallischenBauteilen anzusiedeln ist. Durch die aktuellen Erfolge im Bereich der Entwicklung von faserverstärkten Bauteilen auf Basis eines thermoplastischen Matrixwerkstoffes werden im Automobilbereich vermehrt hochperformante Carbonfaserverstärkte Thermoplaste (CFRTP) für den Einsatz in der Karosseriestruktur in Erwä- gung gezogen. Bei der Verwendung von teilkristallinen oder amorphen Thermoplasten ergibt sich eine schlechte Klebeeignung dieser Werkstoffe. Die Verwendung der kalten Verbindungstechnologi- en stellt in allen Fällen eine starke Schädigung des FV Laminates dar. Aufgrund der Schmelz- und FügeeigenschaftendesMatrixwerkstoffeskönnenSchmelzschweißverfahrenangewandtwerden. InFor- schungsprojektenderTechnischenUniversitätKaiserslautern [50] sowieArbeiten vonYarlagadda [83] undAhmed [73]wird demVerschweißen vonFaserverbundwerkstoffen sowohl in artgleichenwie auch artfremdenVerbindungen ein hohesPotential zur industriellenAnwendung bescheinigt. FürdenEinsatzdes Induktionsfügens inderautomobilenFertigung liegengegenwärtigkeineKonzepte mithinreichenderFlexibilität,Prozesssicherheitund fügetechnischerBewertungderVerbindungsstelle vor. Insbesondere stellt bislang die automatisierte induktive Erwärmung der Carbonfaser einen un- genügendenProzess dar. Ebenso ist die für die Verbindungsfestigkeit relevanteRekonsolidierung der plastifiziertenMatrixnicht ausreichendweit betrachtet, umeinen stabilen automatisiertenProzess zu gestalten. 3.2 Zielsetzung undLösungsansatz Zielsetzung dieser Arbeit ist es, ein kontinuierliches bahnförmigesVerbindungsverfahren zurHerstel- lung hochperformanterVerbindungen fürBauteile aus thermoplastischenFaser-Verbund-Werkstoffen zu entwickeln. Das Verfahren soll die aktuellen Anforderungen der industriellen Produktion imPre- miumsegment der Personenkraftfahrzeuge erfüllen. Die Prämissen der Prozesssicherheit, der gehobe- nen Qualitätsanforderung und des flexiblen Einsatzes bei gleichzeitig durch die Taktzeit der PKW- Fertigung limitierterProzesszeit dienenhierbei als dieAnforderungen andas zu entwickelndeVerfah- ren. MaßgeblichfüreinstabilesundsicheresVerbindungsverfahrenistzunächsteinbekannterErwärmungs- prozessüberdiegesamteFügestellehinweg.HierzuwirdimRahmendieserArbeiteinsemi-analytisches Optimierungsverfahren der induktivenWärmeeinbringung entwickelt, welches eine geometrische und qualitativeAussage inAbhängigkeit desWerkstoffes und derProzessparameter liefert.