: Patrick Schiebel, Jan Clausen, Anna-Kathrin Sulz, Adrian Struß, Marius Möller
: HyFKAl - Hybridverbindung zwischen CFK und Aluminium
: Books on Demand
: 9783819285981
: Forschungsberichte aus dem Faserinstitut Bremen
: 1
: CHF 13.20
:
: Maschinenbau, Fertigungstechnik
: German
: 72
: Wasserzeichen
: PC/MAC/eReader/Tablet
: ePUB
Im Projekt HyFKAl wurde der neuartige Ansatz weiter untersucht, eine CFK-Komponente direkt in den urformenden Prozess des Aluminiumdruckgießens einzubringen. Aufbauend auf vorherigen Ergebnissen, bei dem das CFK mit einem kostenintensiven Hochleistungsthermoplasten hergestellt wurde, konnte in diesem Projekt die Überführung und Anwendung auf kostengünstigere Matrices gezeigt werden. Ziel war es eine Isolierschicht zu entwickeln, die das CFK vor dem Temperatureinfluss des flüssigen Aluminiums schützt und gleichzeitig eine gute Anbindung zwischen den beiden Materialien gewährleistet. Durch die wirtschaftliche Umsetzung des Prozesses zum werkstoffgerechten Fügen von CFK und Aluminium können die bestehenden Anwendungen mit diesem Werkstoffhybriden verbessert und neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Dazu zählt unter anderem auch der Einsatz in Fahrzeugbau und Luftfahrt, wo beide Werkstoffe bereits zur Anwendung kommen.

Kompetenzfeldleiter des Faserinstitut Bremen im Bereich Manufacturing Technologies

3. Durchgeführte Arbeiten und Ergebnisse


Im folgenden Kapitel wird die Bearbeitung der sechs Hauptarbeitspakete beschrieben und die jeweiligen Ergebnisse werden erläutert.

3.1 Materialdefinition (HAP 1)


Im Rahmen des AP 1 erfolgt die Ausarbeitung der Anforderungen und Randbedingungen für die industriellen Anwendungsfälle der CFK-Aluminium-Verbundstruktur. Die Auswahl und Charakterisierung geeigneter Werkstoffe für die Isolierschicht sowie des verwendeten duroplastischen und thermoplastischen Matrixmaterials sind dabei die Ziele des Hauptarbeitspaketes.

Materialcharakterisierung Isolierschicht und Matrix (AP 1.1)


Ziel dieses Arbeitspaket ist es, geeignete Materialien der Isolierschicht für die thermische Belastung des CFK beim Aluminiumdruckguss zu identifizieren sowie eine Vorauswahl für textile Halbzeuge und Matrixsysteme zu treffen. Diese werden in den darauffolgenden Arbeitspaketen weiter analysiert.

Ausgehend von den zwei unterschiedlichen Isolierschicht-Konzepten erfolgte eine Vorauswahl der Werkstoffe für die finale Isolierschicht zwischen CFK und Aluminium sowie geeigneter textiler Halbzeuge. Für das Isolierschichtkonzept 1 wurden verschiedene keramische Systeme betrachtet. Hierbei wurden unterschiedliche Lacksysteme mit keramischer, Zink- und Silikonharz-Basis sowie ein Brandschutzlacksystem der FirmaSaertex untersucht. Im Isolierschichtkonzept 2 erfolgte eine Charakterisierung unterschiedlicher Konzeptvarianten mit PEI und PEEK als Isolatormaterial, welches teilweise mit Glasfasern verstärkt ist. Diese verbessern die mechanischen Eigenschaften und bieten eine zusätzliche elektrochemische Entkopplung von CFK und Aluminium. Mittels thermogravimetrischer Analyse (TGA) wurde das thermische Verhalten der Materialien über ein Temperaturspektrum ermittelt. Zudem werden die genauen Anforderungen an die Isolierschicht definiert. Dabei war der PbA eng eingebunden.

Bei der Verwendung des Gussaluminiums wird auf die Legierung AISi10MnMg zurückgegriffen. Diese ist industriell weit verbreitet und weist gute Allroundeigenschaften auf. Rückmeldung