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Lokal lastgerecht verstärkte Multimaterialsysteme auf Basis von Polypropylen-Polypropylen-Hybriden

  • In der vorliegenden Arbeit wurde ein Prozess entwickelt, zur Realisierung lokal, lastgerecht verstärkter Thermoplast-Hybridbauteile im Einsatzgebiet struktureller Anwendungen im Automobilbereich. Hierzu wurde effektiv ein formgebender Schritt für gewebeverstärkte Halbzeuge mit dem in-situ Tapelegeverfahren zur Aufbringung unidirektional endlos faserverstärkter Bändchenmaterialien kombiniert. Die durch die symbiotische Ausnutzung der Vorzüge der beiden Verfahren in Kombination mit Sandwichbauweise realisierten Bauteile, zeichnen sich einerseits durch eine Reduktion des Gesamtgewichts aus und weisen andererseits ein weit höheres mechanisches Eigenschaftsprofil auf, als mit rein singulären Prozessschritten möglich ist. Im Rahmen des ganzheitlichen Prozessansatz wurden, ausgehend von einer experimentellen und theoretischen Ermittlung, optimale Prozessparameter für das in-situ Tapelegeverfahren in Bezug auf die interlaminare Risszähigkeit zwischen den Materialpartnern, die Grenzschichtgüte beeinflussende Vorgänge ermittelt und diskutiert. Es konnte gezeigt werden, dass durch die gewählte Prozesskombination deutlich erhöhte Energiefreisetzungsraten realisiert werden können, verglichen mit Proben, welche im Autoklav hergestellt wurden. Im Rahmen umfangreicher mechanischen Charakterisierungsreihen konnte direkter Einfluss der unidirektionalen Verstärkungslagen auf das mechanische Eigenschaftsprofil der Multimaterialsysteme nachgewiesen werden. Darüberhinaus wurde das Hybridsystem erfolgreich in einer FESimulation abgebildet und validiert. Durch eine prozessbasierte, ökonomische Betrachtung konnte der Prozessansatz gegenüber Konkurrenzverfahren abgegrenzt und als kosteneffektiv bewertet werden. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen einen, sowohl unter mechanischen als auch ökonomischen Gesichtspunkten, sinnvollen und geeigneten Prozess zur Realisierung lokal verstärkter struktureller Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteile mit inhomogener Lastverteilung auf.

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Metadaten
Author:René Martin Holschuh
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-47237
ISBN:978-3-944440-07-1
Serie (Series number):IVW-Schriftenreihe (111)
Publisher:Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Place of publication:Kaiserslautern
Advisor:Peter Mitschang
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2017/08/07
Date of first Publication:2014/08/22
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2014/08/22
Date of the Publication (Server):2017/08/08
Number of page:XIII, 154
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)