Page - 177 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

8 Zusammenfassung Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neuartige Fügetechnik zur Herstellung einer stoffschlüssigen Verbindung von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen für die industrielle Anwendung in der automobilen Karosseriefertigung entwickelt und analysiert. Untersucht wurde das Schweißverfahren an artgleichenFügepartnern aus carbonfaserverstärktenPolyamid 66 inKöperbindung.Das Schweiß- verfahrenzeichnet sichdurcheineflächigeAnbindungaus,beiderenHerstellungdieFaser imVerbund nicht geschädigt wird. Darüber hinaus ist vor der Verschweißung der Bauteile keine spezifische Vor- behandlung der zu fügenden Flächen notwendig. Zur Herstellung einer belastbaren Verbindung ist lediglich ein Schutz vor starker Verschmutzung durch Stäube undÖle nötig, sowie die üblichenAn- forderungen an die Bauteiltoleranzen von±0,3mm, um dieMaßhaltigkeit der Zusammenbauten zu gewährleisten.DieSpaltüberbrückungwirddurchdenappliziertenFügedruckderKonsolidierungsrolle realisiert. Voraussetzung fürdieHerstellung einer stoffschlüssigenVerbindungderMatrixwerkstoffebeiderBau- teile, besteht in der homogenenPlastifizierung durch eine temperaturgeregelte induktiveErwärmung der vorhandenenCarbonfasern ohne zusätzliche Schweißhilfsmittel. Durch denNachweis eines repro- duzierbaren Zusammenhangs der Oberflächentemperatur und der Fügezonentemperatur konnte die Voraussetzung für die Ist-Wert-Betrachtung nachgewiesenwerden.Hierzumusste zunächst dieMess- eignungderCFRTP-WerkstoffedurchpyrometrischeTemperaturmessungbelegtwerden.DerZusam- menhang und dieMessgenauigkeit wurden hierbei ermittelt und derGültigkeitsbereich entsprechend eingeschränkt. Durch die Einflussanalyse der System- und Prozessparameter kann dieWirksamkeit der Stell- undRegelgrößen nachgewiesenwerden. ImSinne der technischenUmsetzungwird der Pri- märspulenstrom als fähige Stellgröße und die Oberflächentemperatur als Regelgröße verwendet. Die frequenzabhängigeTiefenwirkungder induktivenErwärmungwird fürGelege- undGewebe-Laminate mit Carbonfasern untersucht. Der Einfluss der Faserkreuzungspunkte innerhalb des Laminates wird hinsichtlichderglobalenund lokalenHeizleistunguntersuchtundderZusammenhangzwischenzuneh- menderHäufigkeitvonKreuzungspunktenundderHeizratebelegt. ImRahmendiesesUntersuchungs- schwerpunkteskonntenachgewiesenwerden,dassdieFaserorientierungEinfluss aufdieWärmeleitung innerhalb des Laminates besitzt. Die Untersuchungen werden durchMessreihen mit einer Thermo- grafiekameradurchgeführt.DerMessablauf unddieMessmittelfähigkeitwurde zuvor anProbeplatten durchgeführt, in welcheThermoelemente InSitu eingebracht wurden. Es konnte so derAbgleich zwi- schen taktiler und berührungsloserTemperaturmessung durchgeführtwerden. Zur Reduzierung des Aufwandes der Erstparametrierung und Einrichtaufwände wurde eine semi- analytischeMethode entwickelt. Das auf die physikalischen Beziehungen nachMaxwell undBiot & Savart basierende Modell wird iterativ durch die Radial-Basis-Funktion gelöst. Zur Befüllung der Initialwerte sowie der Validierung werden dieMessungen der Oberflächentemperatur, mittels Ther- mografiekamera,undderFügezonentemperatur,durchdie InSitueingebrachtenThermoelemente,ver- wendet. Der festigkeitsgebendeProzessschrittwährenddes kontinuierlichen Inudktionsschweißens von carbon- faserverstärktenThermoplastenwirddurchdie lokaleKonsolidierungdesplastifiziertenFügeflansches realisiert. Durch eine einstellbare Flüssigkeitskühlung derRolle, welche aus austenitischemEdelstahl gefertigt ist, ermöglicht sich die gezielte Beeinflussung des Abkühlgradienten. Neben dem Abkühl-