Seite - (000011) - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

Kurzfassung DerEinsatz vonhochperformantenFaser-Kunststoff-Verbunden inderFahrzeugkarosserie stellt ein großes Potential für die Reduzierung des Karosseriegewichtes dar und liefert somit einen wichtigen Beitrag bei der Reduktion von Emissionen und fossiler Treibstoffe. Hierbei stellt die Verfügbarkeit deswerkstoffgerechtenFügeverfahrens immeröfterdieGrenzederEinsatzmöglichkeit desWerkstoffes dar.Neben der technischenMöglichkeit eineVerbindung zwischen zwei oder auchmehrBauteilen in- nerhalb einesTragwerkes herzustellen, ist eine Fähigkeitsbetrachtung sowie der ökonomisch sinnvolle EinsatzdesVerfahrensnotwendig. IndieserArbeitwirddas Induktionsschweißenvon carbonfaserver- stärktenThermoplastenuntersucht.DerThermoplastwird indieserAnwendungdurchdie induzierten Wirbelströme in derCarbonfaser plastifiziert. DieMöglichkeit dasVerfahren in der automobilenKa- rosseriefertigungeinzusetzen istvonderReproduzierbarkeitderProzesseabhängig.Hierzuwird inder vorliegendenArbeitdieMöglichkeitderProzessüberwachungunddertemperaturgeregeltenPlastifizie- rungbetrachtet.Der zweiteProzessschrittdeskontinuierlichausgeführten Induktionsschweißprozesses ist die Rekonsolidierung des plastifizierten Fügeflansches. Hierbei handelt es sich umden festigkeits- bildendenTeilprozess. Die Verbesserung dermechanischenKennwerte sowie der Reproduzierbarkeit, wird durch die aktive Beeinflussung des Abkühlgradienten und des Konsolidierungsdrucks herbei- geführt. Hierzu wird der Teilprozess in die Phasen der aktiven und passiven Konsolidierung unter- teilt und eine Optimierung durchgeführt. Für die zeit- und kostenoptimierte Schweißbarkeitsanalyse und Erstparametrierung des vorliegendenWerkstoffes, wird eine semi-analytische Methode entwor- fen und zurParameterfindung verwendet.UnterBerücksichtigung der durchgeführtenEffektanalysen wird eine industriell verwendbare automatisierte Schweißstation an einem 6-Achsen-Industrieroboter realisiert. Im zweiten Teil der Arbeit werden hiermit Schweißnähte in unterschiedlichen Raumlagen hergestellt und untersucht.Mit zerstörenden Prüfmethoden sowie den bildgebendenUntersuchungs- methoden, Computertomografie und Rasterelektronenmikroskopie, wird das Versagen der Schweiß- verbindung analysiert.Diemechanischenwie auch optischenSchweißnahteigenschaftenwerdenneben derZug-Scher-PrüfungdurcheineadaptierteAnwendungdesCompression-Shear-Tests verwendetum die interlaminareScherfestigkeit zu ermitteln.AbschließenderfolgtdieBetrachtungderkonstruktiven Rahmenbedingungen und Einflüsse auf die Schweißnahteigenschaften. Die Prozessfähigkeitsbetrach- tung sowie dieWirtschaftlichkeitsbetrachtung zeigen dasPotential und dieGrenzen der industriellen Anwendung in der aktuellen Serienfertigung vonFahrzeugkarossen auf.