Überlappendes Infrarotschweißen von Organoblechen zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen – Verbindungseigenschaften und mögliche Verfahrensvarianten

• Main Authors: Constantinou, Marios, Gehde, Michael
• Other Authors: Prof. Dr.-Ing. Michael Gehde, Fakultät für Maschinenbau
• Format: Others
• Language: deu
• Published: Universitätsbibliothek Chemnitz 2017
• Subjects: Infrarotschweißen; Organoblech; Endlosfaserverstärkte Thermoplaste; Kunststofffügetechnik; Überlappverbindung; infrared welding; organo sheets; continuous fibre-reinforced thermoplastics; plastics joining technology; overlapping joints; ddc:620; ddc:530; Endlosfaser; Kunststoffschweißen
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-231121; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-231121; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/23112/2017_Technomer_Constantinou_Gehde_Ueberlappendes_Organoblechschweissen.pdf; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/23112/signatur.txt.asc

Endlosfaserverstärkte Thermoplaste werden oftmals als imprägnierte und konsolidierte Halbzeuge angeboten. Solche thermoplastischen Prepregs werden üblicherweise als Organobleche bezeichnet. Die thermoplastische Matrix ermöglicht unter anderem die Warmformbarkeit und Schweißbarkeit von Organoblechen. Organobleche sind, durch die ausschließliche Möglichkeit sie mittels Thermoformen umzuformen, in ihrer Formgebung auf halbschalige Strukturen beschränkt, welche begrenzte Torsions-, Verwindungs- und Beulsteifigkeiten aufweisen. Um die Steifigkeiten dieser schalenförmigen, offenen Bauteile zu erhöhen, können z. B. versteifende Rippen oder Verstärkungssegmente eingebracht werden. Aufgrund des Thermoformprozesses sind mit Organoblechen, verglichen mit duroplastischen Systemen, jedoch nur kleine und einfache Bauteilgeometrien realisierbar. Um neben der Steifigkeitserhöhung auch größere und komplexere Bauteile herzustellen, können die schalenförmigen Organobleche während des Umformvorgangs gefügt werden. Auf diese Weise werden Hohlkörper in Doppelhutprofilform gefertigt. So werden, auch ohne Einbringung von Rippen o. ä., hohe Bauteilsteifigkeiten erreicht. Die Doppelhutprofilform hat jedoch eine nicht optimale Nutzung der Faserverstärkung über die Fügeebene hinweg zur Folge, da die Fasern von der Belastungsrichtung abweichend umgelenkt werden. Im vorliegenden Beitrag wird daher das überlappende Infrarotschweißen von Organoblechen behandelt, was eine Faserverstärkung über die Fügeebene hinweg ermöglicht. Die Prozess- und Werkstoffeinflüsse auf die Verbindungseigenschaften werden beschrieben und Möglichkeiten zur Optimierung der Schweißnahteigenschaften dargestellt. Des Weiteren werden Optimierungskriterien für überlappende Infrarotschweißungen an den untersuchten Organoblechen festgelegt. Die im Verlauf der Forschungsarbeiten umzusetzenden Verfahrensvarianten zur Herstellung von Hohlkörperbauteilen aus Organblechen werden zudem vorgestellt.