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Untersuchung und Optimierung des induktiven Aufheizverhaltens von textilverstärkten CFK-Organoblechen

  • Die induktive Erwärmung stellt insbesondere aufgrund der schnellen intrinsischen Erwärmung eine Schlüsseltechnologie für die zunehmende industrielle Anwendung von textilverstärkten CFK-Organoblechen dar. Allerdings kann deren großes Potenti-al nicht vollständig ausgeschöpft werden, da sich bei konventionellen CFK-Organoblechen über der Laminatdicke physikalisch bedingt eine mit zunehmendem Abstand zum Induktor abfallende Temperaturkurve ergibt. Speziell für CFK-Organobleche bestehend aus textilen Verstärkungshalbzeugen wurde im Rahmen dieser Arbeit zunächst der Einfluss der Textil- und Laminatparameter grundlegend untersucht. Zusätzlich wurde ein analytisches Modell in Form eines elektrischen Er-satzschaubilds einer im CFK-Organoblech vorliegenden Leiterschleife entwickelt, an-hand dessen der dominierende Heizmechanismus identifiziert werden kann. Ab-schließend wurde basierend auf den zuvor gewonnenen Erkenntnissen ein speziell für das kontinuierliche Induktionsschweißen angepasster Laminataufbau entwickelt und validiert.
  • Induction heating provides a key technology for the increasing industrial application of textile-reinforced CFRPC organic sheets, in particular due to its rapid intrinsic heating. However, the great potential of this technology cannot be fully exploited, since there is a physically inherent temperature curve in laminate thickness direction, which decreases especially for conventionally CFRPC organic sheets with increasing distance from the inductor. Within the frame of this work, the influence of the textile and laminate parameters was initially investigated in detail for CFRPC organic sheets consisting of textile reinforcement semi-finished products. In addition, an analytical model was developed in the form of an electrical equivalent circuit of a conductor loop present in the CFRPC organic sheet, whereby the dominant heating mechanism can be identified. Finally, a laminate structure adapted for continuous induction weld-ing was developed based on the previously gained findings and subsequently validat-ed.

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Metadaten
Author:Stephan BeckerORCiD
URN:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-68524
DOI:https://doi.org/10.26204/KLUEDO/6852
ISBN:978-3-944440-48-4
Serie (Series number):IVW-Schriftenreihe (151)
Publisher:Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Place of publication:Kaiserslautern
Advisor:Peter Mitschang
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2022/06/19
Date of Publication:2022/06/19
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2022/02/17
Date of the Publication (Server):2022/06/20
GND-Keyword:Elektromagnetische Induktion; Induktionsschweißen; Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff
Number of page:XI, 149
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Maschinenbau und Verfahrenstechnik
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)