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Kunststoff-Metall-Verbindungen: Es geht noch besser!

Leichtbau mit Hybridverbindungen bei Fahrzeugen

Qualität von thermisch gefügten hybriden Metall-Kunststoff-Direktfügeverbindungen durch additiv strukturierte Oberflächen verbessern: Hybridverbindungen zwischen Kunststoffen und Metallen stehen in letzter Zeit aufgrund des zunehmenden Leichtbaus, etwa im Fahrzeugbau, immer mehr im Fokus.

Für die Serienproduktion ist daher eine gut automatisierbare Fügetechnik gefordert, die mechanisch hochwertige Verbindungen sicherstellt. Das thermische Direktfügen kann diesen Anforderungen gerecht werden und kommt gleichzeitig auch komplett ohne potenziell alterungsanfälligen Klebstoff aus. Für einen breiten Einsatz muss aber noch die Stärke des Stoffschlusses und des darauf aufbauenden Form- und Kraftschlusses verbessert werden.

Im neu gestarteten Forschungsvorhaben zum Thema „Konstruktions- und fertigungstechnische Maßnahmen zur additiven Oberflächenstrukturierung metallischer Bauteile zur Optimierung der Verbundeigenschaften thermisch gefügter Metall/FVK-Hybridverbindungen“ verfolgt das Kunststoff-Zentrum SKZ zusammen mit der Arbeitsgruppe „alp“ der TH Aschaffenburg deshalb hierfür verschiedene Verbesserungsansätze. „Das Ziel des Projekts besteht darin, konkrete Möglichkeiten für wirksame Oberflächenstrukturierungen der Metallfügepartner aufzuzeigen sowie dominierende Einflussgrößen und Prozessparameter beim Herstellungs- und Direktfügeprozess zu ermitteln und so eine optimale Gestaltung des Fügeprozesses zu ermöglichen“, erläutert SKZ-Wissenschaftler Julian Hesselbach.

Für die Untersuchungen sollen zunächst unterschiedliche Strukturtypen sowie der Einfluss von Struktur- und Fügeparametern auf die Verbindungsqualität betrachtet werden. Anschließend ist auch eine richtungsabhängige Prüfung der Fügeverbindungen sowie ein Test auf Alterungsstabilität vorgesehen. Weiterhin soll geprüft werden, ob die identifizierten Oberflächenstrukturen auch mit schnelleren und damit wirtschaftlicheren Strukturierungsmethoden erzeugt werden können.

Das Forschungsprojekt mit dem Förderkennzeichen 21417 N wird über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) über das Programm zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Das Projekt startete am 1. Januar 2021 und läuft für zwei Jahre. Interessenten sind herzlich eingeladen, dem projektbegleitenden Ausschuss kostenfrei beizutreten und den Projektverlauf mitzugestalten.

Das Bild zeigt, dass gerade im Fahrzeugbau das Thema Leichtbau wird immer wichtiger. Daher stehen Hybridverbindungen zwischen Kunststoffen und Metallen immer mehr im Fokus. (Foto: OpenStudio/Adobe Stock)

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Ansprechpartner:

Julian Hesselbach
Fügen und Oberflächentechnik
+49 931 4104-286
j.hesselbach@skz.de
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