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ABBILDUNGSVERZEICHNIS 193
5.24 Temperaturverläufe während der statischen Erwärmung an unterschiedlicher Faserar-
chitekturen (vgl. Tabelle 5.6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.25 Auswirkung der Induktorgeometrie auf die Heizrate ∂K/∂t: taktile Temperaturmes-
sung,Auswertung an derPositionT8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.26 Gegenüberstellung der Temperaturverläufe in der Induktor- und Fügeebene sowie in
Dickenrichtung: Der rote Pfeil beschreibt denMessabbruch an einem InSitu Thermo-
element. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.27 DarstellungderÜberhitzungdurchdenRandeffekt:Randabstand≥20mm(li.),Rand-
abstand<20mmmit überhitzter Schweißprobe ohneOberflächenkühlung (re.). . . . . 124
5.28 Ishikawa-DiagrammzudenEinflüssen auf die Schweißnahtqualität. . . . . . . . . . . . 125
5.29 Einfluss des Primärspulenstroms I auf die Erwärmungskurve an derMessposition T08
(li.) und der zugehörigenHeizrate (re.): Versuchsreihe IS-SE-01-03. . . . . . . . . . . . 127
5.30 Einfluss der Schwingkreisfrequenz f auf dieErwärmungskurve an derMesspositionT08
(li.) und der zugehörigenHeizrate (re.): Versuchsreihe IS-SE-01-04. . . . . . . . . . . . 128
5.31 Messaufbau zur Untersuchung der Tiefenwirkung durch Thermografie: thermisch iso-
lierterAufbau undAbschirmung (li.), Auswertepunkte imThermogramm(re.). . . . . 128
5.32 Auswertung derMessung zur frequenzbeeinflusstenTiefenwirkung: Normierte Tempe-
raturT(z)/T(0) über dem z-Abstand von der Laminatoberfläche. . . . . . . . . . . . . 129
5.33 Einfluss desKoppelabstands h auf die Erwärmungskurve an derMesspositionT08 (li.)
und der zugehörigenHeizrate (re.): Versuchsreihe IS-SE-01-05. . . . . . . . . . . . . . 130
5.34 Darstellung derWärmeleitung durch den qualitativen Vergleich der Thermografieauf-
nahmen der Versuchsreihe FO-SE-01-05-a mit einer Faserarchitektur [0°/30°] bei 5, 7
und 10smit demTemperaturprofil über die x-Achse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
5.35 Darstellung derWärmeleitung durch den qualitativen Vergleich der Thermografieauf-
nahmenderVersuchsreihe IS-SE-01-04-bmit der balancierten biaxialenKöperbindung
bei 5, 7 und 10smit demTemperaturprofil über die x-Achse. . . . . . . . . . . . . . . 132
5.36 Kontinuierlicher Schweißprozessmit schematischerDarstellung desTemperaturverlaufs. 133
5.37 Wärmeausbreitung imSchweißnahtbereich bei der SchweißungP100: eingespannteFü-
gepartner vor Schweißung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5.38 Wärmeausbreitung imSchweißnahtbereich bei der SchweißungP100: eingespannteFü-
gepartner nach Schweißung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5.39 QualitativeWärmeausbreitungüberdieSchweißdauer:SpaltenauswertungderamSchweiß-
kopfmitfahrendenThermografiekamer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
5.40 Versuchsaufbau mit Messpositionen und Schweißanordnung zur Temperaturmessung
während der Schweißung derP100Probe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
5.41 Mit Thermoelementen gemessener Temperaturverlauf während einer Schweißung der
P100Proben: (a)BetrachtungsebeneSpannplatte/unteresLaminat, (b)Fügeebeneund
(c)Oberfläche des oberenLaminats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
5.42 Erwärmungseffekte beeinflusst durch diematrixreichenZonen imLaminat. . . . . . . . 138
5.43 EinflussderSpannplattentemperatur aufdenSchweißprozess inderSchweißreiheP100:
Spannplatten-undProbentemperatur imVergleich (li.)undüberdie6Probenabschnit-
te gemittelteBruchkraft inAbhängigkeit der Spannplattentemperatur (re.). . . . . . . 138
5.44 Versuchsaufbau zur Validierung des Optimierungsmodells mit dem Kontrollvolumen
(KV) für die statischeBetrachtung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
5.45 System- und Prozessparameter die als Input für das Optimierungsmodell verwendet
werden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
5.46 Geometrieabhängige Beschreibung der elektromagnetischen Feldstärkemit derBiot &
Savart Gleichung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
5.47 Thermografiemessung und Simulation bei demKoppelabstand 2mm. . . . . . . . . . . 142
5.48 Thermografiemessung und Simulation bei demKoppelabstand 3mm. . . . . . . . . . . 142
5.49 Thermografiemessung und Simulation bei demKoppelabstand 4mm. . . . . . . . . . . 143
5.50 Normierung der realenWerte für die Lösung in derRBF. . . . . . . . . . . . . . . . . 143
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