{"id":10034,"date":"2023-11-03T10:09:45","date_gmt":"2023-11-03T09:09:45","guid":{"rendered":"https:\/\/hpcfk.de\/?p=10034"},"modified":"2023-11-03T10:21:37","modified_gmt":"2023-11-03T09:21:37","slug":"thesalab","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hpcfk.de\/thesalab\/","title":{"rendered":"TheSaLab"},"content":{"rendered":"\t\t
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Grundlagen zur Herstellung von Thermoplast-Sandwichstrukturen mittels Laser-basiertem in-situ Thermoplast Automated Fiber Placement<\/strong><\/p>

Strukturen aus kohlenstofffaserverst\u00e4rktem Kunststoff (CFK) bieten aufgrund der hohen spezifischen Festigkeiten ein enormes Leichtbaupotential. In den letzten Jahren geht der Trend von duroplastischen zu thermoplastischen Materialien, um die Vorteile der Recyclierbarkeit sowie des F\u00fcgens zweier Bauteile durch lokales Aufschmelzen der Matrix nutzen zu k\u00f6nnen. Ein besonders gutes Verh\u00e4ltnis von mechanischen Eigenschaften zu Gewicht wird durch Sandwichstrukturen erreicht. Die Herstellung von thermoplastischen Sandwichstrukturen mit den g\u00e4ngigen Verfahren ist aktuell auf ebene Bauteile beschr\u00e4nkt. Vereinzelte Ans\u00e4tze zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen erfordern hochkomplexe Werkzeuge sowie mehrschrittige Fertigungsprozesse und sind zudem auf eine einzige festzulegende Form begrenzt. Das Thermoplast Automated Fiber Placement (TAFP) bietet hingegen einen flexiblen Faserverbund-Fertigungsprozess. F\u00fcr Prozesse, in denen gleichartige Halbzeuge verwendet werden, existiert bereits ein umfassendes Prozessverst\u00e4ndnis. Allerdings fehlt Wissen \u00fcber die Wirkmechanismen und die Auspr\u00e4gung der optisch-thermomechanischen Wechselwirkungen bei der Ablage von anisotropen Tapes auf isotrope Schaumstrukturen. In Voruntersuchungen konnte gezeigt werden, dass die Ausbildung einer koh\u00e4siven Anbindung zwischen abgelegten Tapes und Schaumkern unter TAFP Prozessbedingungen prinzipiell m\u00f6glich ist. Allerdings kommt es bei der Wahl ungeeigneter Prozessparameter zu einem lokalen Kollabieren der Schaumstruktur oder zu einer unzureichenden koh\u00e4siven Anbindung der beiden F\u00fcgepartner.<\/span><\/p>\n

Das Ziel dieses Projektes ist daher, ein grundlegendes Verst\u00e4ndnis \u00fcber die Zusammenh\u00e4nge der optischen-thermomechanischen Wechselwirkungen in der Heiz- und F\u00fcgezone bei der Ablage kohlenstofffaserverst\u00e4rkter thermoplastischer Tapes auf thermoplastischen Schaumkernen mittels laserbasiertem TAFP zu entwickeln. Hierzu wird in einem ersten Schritt die optische Interaktion der Laserstrahlung mit dem Schaummaterial und den Prepreg-Tapes untersucht und die aus der Reflexions-, Absorptions- und Transmissionscharakteristik der beiden F\u00fcgepartner resultierende Leistungsverteilung in der Heizzone in Abh\u00e4ngigkeit der Lasereinstellungen modellbasiert bestimmt. Des Weiteren wird das Schaum- und Konsolidierungsrollenverhalten unter Prozessparametern mechanisch charakterisiert und in Materialmodelle \u00fcberf\u00fchrt. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden im Anschluss in ein thermomechanisches Prozessmodell zusammengef\u00fchrt und validiert. \u00dcber eine Kopplung des thermomechanischen Prozessmodells mit einem Verbindungsfestigkeitsmodell wird der Einfluss der Prozessparameter auf die Anbindungsqualit\u00e4t zwischen abgelegten Tapeschichten und Schaumkern erforscht. Durch die Generierung eines grundlegenden Verst\u00e4ndnisses wird die Grundlage zur Herstellung individuell gekr\u00fcmmter thermoplastischer Sandwichstrukturen mittels laserbasiertem TAFP geschaffen. <\/p>\n

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F\u00f6rderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG<\/p>\n

Laufzeit: 2023-2026<\/p>\n

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