Page - 178 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

178 8. ZUSAMMENFASSUNG gradienten ist der Fügedruck unmittelbar einzustellen. Der Fügedruck wird hierbei als Regelgröße über eineDruckmessdose aufgenommen.DasErgebnis ist eine reproduzierbare Schweißnahtfestigkeit von 21,7MPa. Versuche zur Raumlage der Schweißnaht zeigen einen geringen Einfluss. Dies ist auf die niedrige Viskosität der plastifizierten Phase zurückzuführen. Das Bruchverhalten zeigt die werk- stoffcharakteristischen Schadensbilder vonFaserverbundwerkstoffen. DasVersagenwird durch kleine lokaleDefekte innerhalb der Schweißnaht ausgelöst.TypischeDefekte sindPoren,Trockenstellen und adäsive Bereiche in der Fügestelle. Oberflächendefekt, wie freiliegende Fasern und aufgeschmolzenen Laminatbereiche, stellennur eine geringeBeeinträchtigungderFestigkeit dar, derDefekt führt jedoch zueinerdeutlichenEinschränkungderkorrosivenBeständigkeitundderoptischenQualitätsansprüche. UntersuchungenmittelsRasterelektronenmikroskopie undAuflichtmikroskopie zeigendieDelaminati- on imBereichderSchweißnahtalsSchadensbilddesTotalversagens.Hierbei liegen sowohlFaserbrüche wie auch das herausgleiten der einzelnenFasern aus der thermoplastischenMatrix vor. Durchdie IntegrationderProzessschritte zurPlastifizierungundRekonsolidierung in kontinuierlicher Ausführung, konnte ein autarker Schweißkopf realisiert werden. Der Schweißkopf wurde im aktuel- len Industriestandard umgesetzt und kann über eine automatisierteWechseleinrichtung am 6-Achs- Industrieroboter montiert werden. Der Industrieroboter beschreibt hierbei die Funktion der groben Positionierung sowie der bahngebundenenBewegungdes Schweißkopfes amFügeflanschderBauteile. Die Ausführung ermöglicht den flexiblen und wirtschaftlichen Einsatz des Schweißverfahrens nicht nur als Lösung für einen Anlagenneubau sondern auch als Integrationslösung in eine bereits beste- hende Fertigungslinie. Neben der technisch-funktionalenAusführung ist der Einsatz des Schweißver- fahrens von der Beurteilung derMaschinen- und Prozessfähigkeit abhängig. DieMaschinenfähigkeit wirddurchdieFunktionsprüfung zurPositioniergenauigkeit durchden Industrieroboter sowie der Ist- TemperaturundFügekraftüberwachungerfüllt.FürdieBestätigungderProzessfähigkeitwerdennach DIN ISO22514Schweißnähteunter gewöhnlichenProduktionsbedingungenhergestellt unddurchden Zug-Scher-Prüfung bis zumBruch der Probe belastete. Die Bruchkraft wurde alsQualitätskriterium bewertet. Es stellt sich ein cpk-Faktor von 1,524 ein, der nach demKriterium fürMischverteilungen denFähigkeitsnachweis erbringt. Durch dieAnfertigung eines Prototyps zurHerstellung der Induktionsschweißnähte imdreidimensio- nalenRaum,wirddieAnalyse desVerfahrens bei industriellenFertigungsbedingungen ermöglicht. Es werden die temperaturgeregelte Plastifizierung sowie die kontrollierteKonsolidierung der bahnförmi- genSchweißnaht ineinemautarkenSchweißkopfumgesetzt.DasVerfahrenzeigt,nichtzuletztaufgrund der nachgewiesenenProzessfähigkeit, dasPotential für denEinsatz in derKarosseriefertigungder au- tomobilenProduktion. Anwendungseinschränkungen stellen sich durch dasVorliegen einer elektrisch leitendenVerstärkungsfaser unddessenFaserarchitekturdar.DieProzessgeschwindigkeit liegtmit 0,3 bis1,0m/min imBereichdesetabliertenLichtbogenschweißensvondünnenBlechen imKarosseriebau. DieKostenundAufwändeentsprechenderzeitigenStandard-Fügeverfahren.DerAusblickaufmögliche Anwendungendes Induktionsschweißverfahrens, zeigt neben artgleichen thermoplastischenBauteilen, Materialmischverbindungenzwischeneinemmetallischenund thermoplastischenFügepartner.Hierbei stelltdieOberflächenvorbehandlungeinengroßenEinflussaufdiezuerreichendeVerbindungsfestigkeit dar [122]. Diesmuss bei denFügeanwendungen imEinzelfall betrachtetwerden.