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Fügetechnik für Hybrid-Anwendungen Untersuchung des Ultraschall-Schweißprozesses zur Verbindung von Duroplast-Thermoplast-Faserverbundkunststoff-Hybriden für strukturelle Anwendungen (Bachelorarbeit)

Hosseini, Eloise (2021) Fügetechnik für Hybrid-Anwendungen Untersuchung des Ultraschall-Schweißprozesses zur Verbindung von Duroplast-Thermoplast-Faserverbundkunststoff-Hybriden für strukturelle Anwendungen (Bachelorarbeit). DLR-Interner Bericht. DLR-IB-BT-AU-2021-187. Bachelor's. Hochschule Augsburg.

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Abstract

Seit dem Einzug der Faserverbundwerkstoffe in die Luftfahrtbranche, nahm auch der Bedarf an leichtbaugerechten Fügemethoden zu. Hierbei rücken faserverstärkte Thermoplaste, aufgrund ihrer Schweißbarkeit immer mehr in den Fokus. Allerdings lassen sich nicht alle Bauteilgeometrien und Fertigungsschritte mit einer thermoplastischen Matrix realisieren. Eine potentielle Lösung bildet die Integration von Thermoplast in Duroplastbauteile. Solche hybriden Werkstoffe könnten dann mit anderen faserverstärkten Thermoplasten verschweißt werden. In dieser Forschungsarbeit wird der kontinuierliche Ultraschallschweißprozesses an hybriden Halbzeugplatten behandelt und optimiert. Hierfür wurden zunächst die Halbzeugplatten in zwei Schritten gefertigt: Als Erstes wurde das CF-PEI-Prepreg, im Vakuumverfahren, konsolidiert. Anschließend wurden die hierbei entstandenen Organobleche im Vakuuminfusionsverfahren mit RTM6-Harz infiltriert. Die Zweiteilung des Prozesses ist einerseits den unterschiedlichen Glasübergangstemperaturen der verwendeten Materialien geschuldet und zweitens der Tatsache, dass hierdurch eine Diffusion und somit eine Interphasenausbildung möglich wurde. Während der Schweißversuche wurden ausgewählte Schweißparameter variiert. Hierfür wurde mit Design Expert ein statistischer Versuchsplan aufgestellt. Die Zugscherkraft fungierte als zu maximierender Kennwert für die Festigkeit der Fügeverbindung. Zudem wurde qualitativ die Hochwertigkeit und Porenfreiheit der Verschweißung betrachtet. Es konnte gezeigt werden, dass die hybride Interphase im Schweißprozess intakt geblieben ist. In der Fügezone konnten Risse und Porositäten vermerkt werden. Diese werden auf die eingebrachte Temperatur, der mechanischen Einwirkung der Sonotrode im Prozess sowie dem zurückgelegten Weg der Sonotrode und der damit verbundenen Prozessstabilität zugeschrieben. Ferner konnte eine Korrelation zwischen einer erhöhten Porositätenbildung und dem Konsolidierungsdruck in der Abkühlphase gezeigt werden.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/145979/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Bachelor's)
Title:Fügetechnik für Hybrid-Anwendungen Untersuchung des Ultraschall-Schweißprozesses zur Verbindung von Duroplast-Thermoplast-Faserverbundkunststoff-Hybriden für strukturelle Anwendungen (Bachelorarbeit)
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Hosseini, EloiseInstitut BT, Abteilung ZAP, Gruppe MFT, AugsburgUNSPECIFIED
Date:June 2021
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Composite Schweißen FVK Hybrid Thermoset Thermoplast Ultraschallschweißen Infiltration Vakuumkonsolidierung Grenzflächenanalyse
Institution:Hochschule Augsburg
Department:Fakultät für Angewandte Geistes- und Naturwissenschaften
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Components and Systems
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L CS - Components and Systems
DLR - Research theme (Project):L - Structural Materials and Design
Location: Augsburg
Institutes and Institutions:Institute of Structures and Design > Automation and Production Technology
Deposited By: Jarka, Stefan
Deposited On:23 Nov 2021 09:13
Last Modified:23 Nov 2021 09:13

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