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5. PLASTIFIZIERUNGDERMATRIX 107
Bauteilherstellung ab.Die SchmelztemperaturTm unddieZersetzungstemperaturTZ bestimmenmit
ihremWertdenLeistungsbedarfunddieGrößedesProzessfenstersbeiderPlastifizierung.Hiergiltder
Zusammenhang, je höher die Schmelztemperatur, desto höher derLeistungsbedarf zurPlastifizierung
desMatrixwerkstoffes. Je größer derTemperaturbereich zwischenderZersetzungstemperaturundder
Schmelztemperatur, desto größer ist dasmöglicheFenster für die Schweißtemperatur.
Einfluss derVerstärkungsfaser
Die Theorie zur induktiven Erwärmung von CFK-Werkstoffen, wie sie in Abschnitt 2.3 beschrieben
ist, lässt vermuten, dass dieArt unddieArchitekturderCarbonfaser den entscheidendenEinfluss auf
die Schweißbarkeit und den Schweißprozess besitzt. Die Schweißbarkeit wirdmit demFokus auf die
Herstellbarkeit einer stoffschlüssigenVerbindung und derenQualität untersucht. Die Schweißbarkeit
ist maßgeblich durch die Plastifizierung in hinreichend kurzer Prozesszeit und die Möglichkeit zur
reversiblenKonsolidierung geprägt. UmdenEinfluss derCarbonfaser auf diese beidenEigenschaften
nachzuweisen,werden imFolgendenUntersuchungenundderenAuswertungbeschrieben, die sichmit
denVarianten der Faseranordnung und der Faserarten beschäftigen.
Die Carbonfaser hat direkten Einfluss auf das induktive Erwärmungsfeld. Um den Einfluss nachzu-
weisen, werden die Geschwindigkeit des Erwärmungsprozesses in Form der Heizrate ∂T/∂t und der
radiale Temperaturverlauf aus dem Induktor-Mittelpunkt untersucht. Die Erwärmung findet durch
eine stationäreAnordnung des Laminates und des Induktors in derKonfiguration der Schweißanlage
ausAbschnitt 4.3.5 statt.DieAnordnung ist inAbbildung 5.12 zu finden.DieAuswertung derTher-
Abbildung 5.12:Messanordnung der Thermografiekamera, der CFRTP-Laminate und des Induktors:
LaminatmitInSitueingebrachtenThermoelementen,Thermografiekamera1zurMes-
sung der Oberflächentemperatur auf der induktorabgewandten Seite (Rückseite),
Thermografiekamera 2 zur Messung an der induktorzugewandten Seite (Vordersei-
te) und dem Induktor amSchweißkopf.
mografieaufnahmen erfolgt durch die Mittelwertsbildung der verwertetenMessfläche von 4x4 Pixel.
Dies entspricht einemMessfeld auf der Laminatsoberfläche von 0,92mmx0,92mm. Hierbei werden
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