Vergleich von punktförmigen Fügekonzepten für Sandwichstrukturen im Fahrzeugbau

Kurzfassung

Sandwichmaterialien verfügen über ein hohes Potential für den Einsatz als tragende Leichtbau-Strukturen. Um die Integration dieser innovativen Werkstoffverbünde in Straßenfahrzeug-konzepten zu ermöglichen, muss zunächst die Frage nach geeigneten Fügetechniken beantwortet werden. Daher werden im Rahmen des vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg geförderte Forschungsprojekts „PuVerSand“, welches bereits beim 3. Technologietag Hybrider Leichtbau im Jahr 2016 vorgestellt wurde, punktförmige Fügekonzepte für Sandwichstrukturen gegenübergestellt. Im Fokus der experimentellen Untersuchungen stehen drei grundlegend unterschiedliche Verbindungselemente: geometrisch angepasste Kunststoffschrauben, Reibschweißelemente sowie geklemmte und geklebte Inserts. Diese Fügetechniken wurden für die ausgewählten Sandwichmaterialien mit verschiedenen Polymerschaumkernen weiterentwickelt. Der Vergleich der Verbindungseigenschaften erfolgt auf Basis der Kopfauszugsfestigkeit und des Versagensverhaltens von jeweils einzelnen Fügeelementen sowie im Verbund mit unterschiedlich steifen Fügepartnern. Anhand eines generischen Bauteils, das aus einem Wohnmobilkonzept des Projektpartners HYMER abgeleitet wurde, kann die Leistungsfähigkeit der optimierten Verbindungsstellen demonstriert werden. Die Erkenntnisse der Untersuchungen fließen in eine branchenübergreifende Auslegungs- und Prüfungsmethodik ein, die bei der Auswahl eines werkstoffgerechten Fügekonzepts helfen soll, Hinweise auf den optimalen Applikationsprozess gibt und die Simulierbarkeit von gefügten Sandwichstrukturen betrachtet.