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Entwicklung, Aufbau und Validierung eines Endeffektors zum kontinuierlichen Widerstandsschweißen faserverstärkter Thermoplaste (Masterarbeit)

Thissen, Simon and Endraß, Manuel (2020) Entwicklung, Aufbau und Validierung eines Endeffektors zum kontinuierlichen Widerstandsschweißen faserverstärkter Thermoplaste (Masterarbeit). DLR-Interner Bericht. DLR-IB-BT-AU-2020-4. Master's. Universität Stuttgart. . (Unpublished)

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Abstract

Aufgrund zunehmender Bemühungen thermoplastische faserverstärkte Kunststoffe (engl. CFR-TP) in Flugzeugstrukturen der kommenden Generationen einzusetzen steht die Untersuchung von Fügeverfahren für diese Werkstoffe im Fokus der aktuellen Forschung. Thermoplastische Faserverbundwerkstoffe zeigen gegenüber duromerer Faserverbundwerkstoffe Vorteile bei der Fügetechnologie, da diese z. B. eine Gewichtsreduktion aufgrund wegfallender Bolzen, kürzere Assemblyzeiten und dünnere Lagenaufbauten der Einzelstrukturen aufgrund einer Neudefinition der Laminatschichtung mit wegfallenden Lochleibungslaminaten ermöglicht. Das elektrische Widerstandsschweißen gilt als vielversprechender Fügeprozess für CFR-TPs, da bei diesem die Wärme direkt in der Fügezone generiert wird, ohne dass die gesamte Struktur aufgeschmolzen werden muss. Um große Strukturen wie Rumpfhalbschalen zu Fügen, bedarf es einer Skalierung von bisherigen Schweißversuchen auf Probenniveau hin zu Prozessen für reale Bauteile. Die Skalierbarkeit des statischen Widerstandsschweißprozesses ist jedoch durch Anforderungen an die elektrische Schweißleistung und den Konsolidierungsdruck begrenzt. Für große Strukturen mit langen Fügenähten ergibt sich deshalb die Notwendigkeit einer Unterteilung des Schweißvorgangs in kleine Teilschritte. Dies kann durch die Verwendung eines kontinuierlich geführten Prozesses, der sich flexibel an die Geometrie der Fügeteile anpassen lässt, erreicht werden. Zu diesem Zweck werden im Rahmen dieser Arbeit unterschiedliche Konzeptansätze zur Umsetzung eines kontinuierlichen Schweißverfahrens erarbeitet sowie durch experimentelle Untersuchungen bewertet und verglichen. Aus den Konzepten wird das Design für einen Endeffektor abgeleitet, der komplexe Fügenähte auf einem Roboter- oder Gantrysystem im kontinuierlichen Verfahren verschweißt. Zum Einsatz kommt dabei eine Kombination aus rollenden Kontakt- und flächiger Konsolidierungseinheiten. Die Einsatzfähigkeit des Endeffektors wird durch Schweißversuche validiert und der Einfluss von Prozessparametern auf die Ergebnisse diskutiert.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/133741/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Master's)
Title:Entwicklung, Aufbau und Validierung eines Endeffektors zum kontinuierlichen Widerstandsschweißen faserverstärkter Thermoplaste (Masterarbeit)
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Thissen, SimonUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Endraß, Manuelmanuel.endrass (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4133-0834
Date:January 2020
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Unpublished
Keywords:Thermoplast, Widerstandsschweißen, kontinuierliche Prozessführung, Thermografie, Fügetechnologie, Skalierung, CF/PEI
Institution:Universität Stuttgart
Department:Institut für Flugzeugbau (IFB)
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials (old)
Location: Augsburg
Institutes and Institutions:Institute of Structures and Design
Institute of Structures and Design > Automation and Production Technology
Deposited By: Endraß, Manuel
Deposited On:28 Jan 2020 11:49
Last Modified:28 Jan 2020 11:49

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