Lokale Verstärkung metallischer Bauteile mit duroplastischen Faserverbundhalbzeugen im Karosserieentstehungsprozess

Research output: Types of ThesisDoctoral thesis

Contributors

Abstract

In dieser Arbeit werden die Grundlagen für einen neuartigen robotergestützten Fertigungsprozess erarbeitet, bei dem duroplastisch vorimprägnierte, glasfaserverstärkte Faserverbundhalbzeuge lokal auf metallische Bauteile gepresst und ausgehärtet werden, um mit geringem Materialeinsatz deren Eigenschaftsniveau wesentlich zu steigern. Diese Technologie ist nach aktuellem Stand einzigartig und ermöglicht erstmals das voll-automatisierte Fertigen von Metall-Faserverbund-Hybridstrukturen im automobilen Großserienmaßstab. Diese Arbeit verfolgt auf Grund der hohen Komplexität der Aufgabenstellung einen durchgängigen Ansatz von der Materialauswahl und Prozessbeschreibung über die Struktur- und Prozesssimulation bis zur Bewertung der Eigenschaften am komplexen Bauteil. Als Randbedingung ist in Anlehnung an eine bestehende Karosseriefertigung eine Taktzeit unter 60 s festgelegt. Weiterhin muss aufgrund der begrenzten Presskraft der Industrieroboter und der vorgesehenen Applikationsfläche der notwendige Pressdruck gegenüber dem Stand der Technik wesentlich reduziert werden. Durch die ganzheitliche Betrachtungsweise der Problemstellung von der Materialauswahl und dessen Fertigungsparametern über die simulative Betrachtung des Herstellungsprozesses und den strukturellen Material- und Bauteileigenschaften hin zur Bewertung wesentlicher Einflussfaktoren wie Temperatur und Korrosionsbeständigkeit auf die mechanischen Eigenschaften, werden grundlegende Fragestellungen hinsichtlich der Machbarkeit dieser neuartigen robotergestützten Technologie beantwortet. Weiterhin wird durch die industrielle Umsetzung des Fertigungsprozesses im Rahmen einer vollautomatisierten robotergestützten Applikationszelle ein wesentlicher Schritt in Richtung Großserienfähigkeit von Faserverbundstrukturen bewältigt.
Translated title of the contribution
Local reinforcement of metallic components with thermoset fiber composite semi-finished products in the body development process

Details

Original languageGerman
Qualification levelDr.-Ing.
Awarding Institution
Supervisors/Advisors
  • Gude, Maik, Supervisor
  • Tröster, Thomas, Reviewer, External person
Thesis sponsors
  • Volkswagen AG
Defense Date (Date of certificate)29 Mar 2023
Publisher
  • Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der Technischen Universität Dresden
Electronic ISBNs978-3-86780-742-5
Publication statusPublished - 29 Jun 2023
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Keywords

Keywords

  • Leichtbau, Faser-Kunststoff-Verbund, Hybridbauweise, Energiedissipation, Simulation, Prepreg, Automobil