Analyse des Schädigungsverhaltens von duroplastischen FVK-Bauteilen durch den Schweißprozess

Ziel deiner Arbeit ist es, die durch einen Fügeprozess induzierte thermische Schädigung eines FVK-Bauteils zu bestimmen.

Hybridbauweise im Automobilbau | Foto: BMW

FVK-Metall-Hybridstruktur | Bild: IKV

Im Automobilbau und der Luftfahrt finden neben metallischen Komponenten auch zunehmend faserverstärkte Kunststoffe (FVK) aufgrund ihres hohen Leichtbaupo-tenzials Verwendung. In vielen Fällen werden die beiden Materialklassen sogar kombiniert, um durch Verknüpfung der spezifischen Eigenschaften die besten Ergebnisse zu erzielen. Hierfür müssen die Metall- und die FVK-Komponenten dauerhaft miteinander verbunden werden. Das Fügen artungleicher Materialien ist jedoch mit hohem Aufwand verbunden und wird häufig über mechanische Verbindungen wie Bohren und Nieten gelöst, welche die mechanischen Eigenschaften von FVK-Bauteilen negativ beeinflussen. Insbesondere für Bauteile mit duroplastischer Matrix existiert derzeit kein thermisches Fügeverfahren, mit dem sich FVK‑Metall‑Hybridstrukturen wirtschaftlich und mit ausreichender Festigkeit realisieren lassen. Im Rahmen eines Forschungsprojektes wird daher in Kooperation mit dem Institut für Schweiß- und Fügetechnik ein Fügeprozess auf Basis des Widerstandsbuckelschweißverfahrens entwickelt, der es ermöglicht Metalle mit duroplastischem FVK zu verbinden. Als Ansatz wird hierbei ein metallisches Insert als Schweißelement in die FVK-Komponente eingebracht, welches eine Fügeverbindung zur Metallkomponente ermöglicht.

Durch den Schweißprozess kann es zu einer thermischen Überlastung der Kunststoffmatrix kommen. Hierzu soll eine Prüfmethode zur Validierung der möglichen Schädigung in der Matrix entwickelt werden, die beispielsweise Prüfverfahren wie die Infrarotspektroskopie oder Röntgenspektroskopie beinhaltet.

Dein Aufgabenspektrum könnte umfassen:

  • Entwicklung einer Prüfmethodik für FVK-Metall-Hybridbauteile nach dem Schweißprozess
  • Prüfung von Bauteilen und Validierung der Schädigung der Bauteile

Wir bieten Dir eine zügige Bearbeitung mit umfassender Anleitung und die Zusammenarbeit mit netten motivierten Kollegen in einem Projekt mit direktem industriellem Bezug. Bei Interesse gebe ich Dir gerne weitere Informationen zu diesem aktuellen Forschungsthema.

Ansprechpartner
Jonas Neuhaus, M. Sc.
Telefon: +49 241 80-28334
E-Mail: jonas.neuhaus@ikv.rwth-aachen.de