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192 ABBILDUNGSVERZEICHNIS
5.1 DarstellungdesWirkmechanismusder induktivenPlastifizierungder thermoplastischen
Matrix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.2 Ishikawa-Diagrammder pyrometrischenTemperaturmessung. . . . . . . . . . . . . . . 99
5.3 ProbematerialzurErmittlungdesEmissionskoeffizienten:Al5 lackiert/unlackiert,PA66-
CFGewebe inKöperbindung, lackiert/unlackiert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.4 Versuchsaufbau zur Ermittlung des Emissionskoeffizienten und dessen Einflussgrößen:
Anordnung (li.) und imabgedecktenZustandwährend derMessung (re.). . . . . . . . 101
5.5 TemperaturverlaufüberdengesamtenMessverlaufmitdendefiniertenMesszeitpunkten
zurErmittlung desEmissionskoeffizienten th. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.6 Verhalten des Emissionskoeffizienten th in Abhängigkeit der Probentemperatur und
desBetrachtungswinkels: PA66-CFGewebe inKöperbindung, unlackiert. . . . . . . . 103
5.7 Verhalten des Emissionskoeffizienten th in Abhängigkeit der Probentemperatur und
desBetrachtungswinkels: PA66-CFGewebe inKöperbindung, lackiert. . . . . . . . . . 103
5.8 VerhaltendesEmissionskoeffizienten th beiTemperaturenbis 210°C:PA66-CFGewe-
be inKöperbindung, unlackiert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.9 Einfluss der Oberfläche auf den Emissionskoeffizienten th bei PA66-CFGewebe 2-2:
die gestrichelte Linie stellt die lackierte, die durchgezogenen die unlackierte Probe dar. 104
5.10 Einfluss derOberfläche auf denEmissionskoeffizienten th bei PA66-CFGewebe 2-2. . 105
5.11 Verhalten des Emissionskoeffizienten th in Abhängigkeit der Probentemperatur und
desBetrachtungswinkels: Al5 lackiert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.12 MessanordnungderThermografiekamera,derCFRTP-Laminateunddes Induktors:La-
minatmit InSitueingebrachtenThermoelementen,Thermografiekamera1zurMessung
der Oberflächentemperatur auf der induktorabgewandten Seite (Rückseite), Thermo-
grafiekamera 2 zurMessung an der induktorzugewandten Seite (Vorderseite) und dem
Induktor amSchweißkopf. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.13 Thermografieaufnahmemit denMesspositionen in x- und y-Richtung sowie derWin-
kelhalbierenden:Versuchsreihe IS-SE-01-03-c1, t=15s. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
5.14 Anordnungder bei der Laminatherstellung InSitu eingebrachtenThermoelemente:Be-
maßteDarstellung, Fotos von derVorder- undRückseite der Probeplatten. . . . . . . 109
5.15 CT-Untersuchung zurBestätigungder InSitu eingebrachtenThermoelemente:Platten-
nummern undZuordnung derMesspositionen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.16 Vergleich dermittels Thermoelementen undThermografie gemessenenTemperatur an
den radialen Positionen r=0/8/16/24mm zu den Zeitpunkten T=0/5/10/15s nach
demErwärmungsstart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
5.17 TemperaturverlaufaufgetragenüberdemAbstandzumInduktor-MittelpunktzumZeit-
punkt t=15s nach demErwärmungsstart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
5.18 ThermografieaufnahmezumZeitpunkt t=10snachBeginnderErwärmung:Versuchs-
reihe FO-SE-01-02-amit Faserorientierung [20°/0°] (li.) undVeruschsreihe FO-SE-01-
07-amit Faserorientierung [50°/0°] (re.). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.19 VergleichderTemperaturen indenRichtungenx, y-AchseundderWinkelhalbierenden
inAbhängigkeit der Faserorientierung zu denMesszeitpunkten t=5s und t=10s aus
denVersuchsreihenFO-SE-01-0x-a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.20 Vergleich der Temperaturen an der Messposition T8x, 8mm entfernt vom Induktor-
Mittelpunktaufderx-Achse inAbhängigkeitvonderFaserorientierung:Versuchsreihen
FO-SE-01-0x-a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.21 Anzahl der Faserkreuzungspunkte auf der normiertenFläche 20x20mm inAbhängig-
keit des Faserwinkels. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.22 Darstellung des Frequenzeinflusses bei unterschiedlichen Faserorientierungen: Vergli-
chenwird dieVeränderung imMessfeldR 5.13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.23 Vergleich der Temperaturen an der Messpotition T8x, 8mm entfernt vom Induktor-
Mittelpunkt auf der x-Achse in Abhängigkeit der Filamenteanzahl (li.) und der resul-
tierendenHeizrate (re.): VersuchsreihenFO-SE-01/11/12. . . . . . . . . . . . . . . . . 120
Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen
Inhaltsverzeichnis
- 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