Page 31 - Forschungsbericht 2021 - Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik

SFB/TRR 285 - A03

Berechnung und Bewertung prozessinduzierter Werkstoffstruktur-
phänomene in FKV-Metall-Verbindungen

Die Einbindung von Leichtbaustrukturen aus Faser-Kunststoff-Verbund (FKV) Zeitraum
mit thermoplastischer Matrix in komplexe Baugruppen mit artfremden Ma- 01.07.2019 – 30.06.2023
terialien stellt eine große Herausforderung dar. Die spezifischen Werkstoff-
eigenschaften des FKV ermöglichen jedoch die Entwicklung von neuartigen Projektleitung
Verbindungs- und Montageschnittstellen mit artfremden Fügepartnern. Die Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude
Fügeprozesse gehen dabei mit lokalen Veränderungen der Werkstoffstruktur
einher. Im Rahmen des Teilprojektes A03 werden die auftretenden lokalen Kontakt
Werkstoffstrukturveränderungen sowohl experimentell als auch numerisch Dr.-Ing. Andreas Hornig
untersucht und eine Simulationskette vom Fügeprozess bis zur Bewertung Benjamin Gröger
dieser FKV-Metall-Verbindungen entwickelt. Es wurde hierfür eine Technolo-
giekarte endlosfaserverstärkter FKV-Clinchverfahren und eine phänomeno- Finanzierung/Förderung
logische Untersuchung exemplarisch an einer Hotclinch-Verbindung mittels Gefördert durch
Computertomographieaufnahmen durchgeführt. Die numerische Beschrei-
bung solcher Umformphänomene wurde an Einformprozessen von FKV in
ein konturiertes Werkzeug erprobt und verifiziert. Hiermit konnte die Kombi-
nation des Euler-Lagrange-Ansatzes mit der mikroskopischen Modellierung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
bereits das Potential zur Vorhersage der resultierenden Werkstoffstruktur Projektnummer: 418701707 – TRR 285
aufzeigen. Im weiteren Verlauf des Projektes sollen die gewonnenen numeri-
schen ausgearbeiteten Modellierungsansätze mit neu entwickelten Prüfum-
gebungen validiert werden.

umgeformte Multi-Filamente
ohne Matrix

umgeformte Multi-Filamente
mit dargestellter Matrix

Quelle: [1]
Numerisches Einformung mit dem kombinierten Euler-Lagrange-Ansatz auf Mikroskala.

[1] Gröger, B.; Würfel, V.; Hornig, A.; Gude, M. Forming process induced material structure of fibre-reinforced thermoplastics – Experimental and numerical investigation of a
bladder-assisted moulding process. Journal of Advanced Joining Processes, Volume 5, 2022, 100100. https://doi.org/10.1016/j.jajp.2022.100100.

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