Innovative Fügekonzepte für die punktuelle Krafteinleitung in Sandwichstrukturwerkstoffe

Abstract

Für eine deutliche Gewichtsreduktion von Straßenfahrzeugen durch hybriden Leichtbau muss auf ganz neue Werkstoffgruppen wie Sandwichmaterialien zurückgegriffen werden. Diese haben bereits vereinzelt Anwendungen in wenig belasteten Flächenbauteilen in Wohnmobilen oder Transportfahrzeugen gefunden. Dass Sandwichwerkstoffe, bestehend aus zwei steifen Decklagen und einem extrem leichten Kernmaterial, aber auch ein hohes Potenzial für den Einsatz als tragende Strukturen besitzen, konnte bereits im Großforschungsprojekt des DLR „Next Generation Car“ demonstriert werden. Der größte Hinderungsgrund für den Einsatz dieser neuartigen Materialien in Serienprodukten ist der Mangel an geeigneten, lösbaren und simulierbaren Fügekonzepten. Daher werden im Forschungsprojekt „PuVerSand“ (Entwicklung von Konzepten und Auslegungsstrategien zum punktförmigen Verbinden von innovativen, strukturell tragenden Sandwichstrukturen), das vom Ministerium für Finanzen und Wirtschaft Baden-Württemberg gefördert wird, die vielversprechendsten Verbindungselemente geclustert und eine methodische Auslegungs- und Prüfungsmethodik entwickelt. Dabei werden sowohl formschlüssige Fügungen, wie spezielle Kunststoffschrauben, als auch Inserts, die durch eine Kombination aus Form- und Stoffschluss mit Decklage und Kernmaterial verbunden werden, betrachtet, verglichen und deren Eignung für unterschiedliche Kernmaterialien eingestuft. Ziel des Projektes ist es, lösbare Fügetechniken für Sandwichverbundsysteme zu untersuchen und das Gesamtverbundsystem hinsichtlich Auslegung, Berechnung, Simulation und Fertigungsprozesse zu optimieren. Diese innovative Auswahlstrategie kann anschließend auf jedes Sandwichmaterial oder neues Fügeelement übertragen werden und hilft dem Anwender dabei zeiteffizient, methodisch und zielführend zu einer individuellen Fügelösung zu kommen.