Seite - 45 - in Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen

2. STANDDERTECHNIK 45 AnalogzurbeschleunigtenKlebungnachNagel [20]habenauchhierderKoppelabstand,dieStromstär- keunddie Induktorformden technologischgrößtenEinfluss.WirddieGleichung2.17 indieGleichung 2.33 eingesetzt und um die vom emittierenden Induktor vorliegende Permeabilität µre ergänzt, so ergibt sich dieGleichung 2.34. Sie stellt den direktenEinfluss der Stromstärke auf die imWerkstück absorbierte Leistung dar. PW = ( 2pifµrµreNl IA )2 RW (2.34) DerEinflussderFrequenzaufdieEindringtiefeund somitdieErwärmung ist indenGleichungen2.21, 2.22dargestellt.NachNagel [20] führt eineUnterschreitungderminimalenFrequenz zueinemstarken Abfall desWirkungsgrades. 2.3 Erwärmung carbonfaserverstärkterKunststoffe DieErwärmung vonhomogenenmetallischenWerkstoffen ist in der Stahlherstellung,wie auch in der Verarbeitung imSchmiedewerk undPresswerk, als klassischesVerfahren zu sehen. Seit vielen Jahren erfolgendieseAnwendungenzumSchmelzen,Glühen,Schmieden,SchweißenundEntfestigen.DieAn- wendung an dünnenFilamenten bei FKV ist hingegen erst in den letzten Jahren in dasBlickfeld der Forschung und Industrie gelangt. Als einmöglicherGrund lässt sich hier die heterogene Zusammen- stellung desWerkstoffes hinsichtlich derPermeabiliät und elektrischenLeitfähigkeit anführen. [75] Im folgendenAbschnittwerden die aktuellenErkenntnisse zur induktivenErwärmung vonCarbonfa- sern vorgestellt und bereits untersuchte Anwendungenwie auch laufende Forschungsaktivitäten auf- gezeigt. 2.3.1 FaserspezifischeErwärmungsmechanismen Eine der erstenNennungen zur Untersuchung der induktiven Erwärmung vonTextilen und Lamina- tenmitKohlenstofffasern ist 1987vonSanders [84] erschienen.Auf dieseUntersuchungenbezieht sich Ageorges ([54]; [85]) in seinenStudienübermöglicheSchweiß-undFügeverfahren für thermoplastische Composite-Werkstoffe.Yarlagadda [83] untersucht in seiner Studie die spezifischenMechanismenund Wirkungsweisender induktivenErwärmungvondünnenKohlenstofffilamenten ineinertextilenAnord- nung.Zunächst erstellt er eineAufteilungder zurErwärmungbeitragenden elektrischenVerlustarten, die sich auf die unterschiedlichen Anordnungsformen von Fasern zueinander und Faser zu Matrix darstellen. Die Unterscheidung der verschiedenen Konfigurationen begründet sich auf der Tatsache, dass ein hinsichtlichmagnetischer Permeabilität und elektrischer Leitfähigkeit heterogenerWerkstoff vorliegt, der sich in die zwei Phasen – Faser undMatrix – unterteilen lässt. Hierbei wird zwischen folgendenAnordnungen der Faser unterschieden: Fasermit direktemKontakt zu einer benachbarten Faser und durch die umschließendeMatrix ideal isolierte Faser (vgl. Tabelle 2.5). Der Index f steht für Faser, d für dielektrisch und j fürKontakt (engl. junction). [83] Aus diesenAnordnungen ergeben sich die drei aufgeführtenArten zurErwärmung der Fasern: • Ohm‘sche Leitungsverluste • Verluste durchÜbergangswiderstand • DielektrischeHysterese