Automatisierter additiver Materialauftrag bei faserverstärkten thermoplastischen Strukturbauteilen zur Vor- und Nachbearbeitung von Schweißverbindungen (Masterarbeit)

Abstract

Die Masterarbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung des WeldSealer-Prozesses am Zentrum für Leichtbauproduktionstechnik (DLR) in Augsburg. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren zum automatisierten additiven Auftrag von matrixgleichem Material auf endlosfaserverstärkte thermoplastische FVK mit definierter Geometrie und stoffschlüssiger Anbindung. Im Rahmen der Masterarbeit werden thermoplastische Laminate mit einem Energierichtungsgeber in Form eines kontinuierlich aufgetragenen Materialstegs mit dreieckigem Querschnitt versehen. Diese werden mittels kontinuierlichem Ultraschallschweißen gefügt. Zudem erfolgt eine Versiegelung der Schweißnaht mit werkstoffgleichem Material. Dies dient der Vermeidung von Medieneinlagerung und Rissinitiierung in der Fügezone. Die Analyse der Proben erfolgt mittels wassergekoppelter Ultraschallprüfung, Zugscherprüfung, Bruchflächenanalyse, sowie der mikroskopischen Betrachtung von Schliffbildern. Zusammenfassend zeigt der WeldSealer ein großes Potenzial hinsichtlich der additiven Fertigung und Modifikation faserverstärkter thermoplastischer Laminate. Die Applikation des Energierichtungsgebers erfolgt automatisiert, mit definierter Geometrie und stoffschlüssiger Anbindung, sowie hoher Wiederholgenauigkeit. Die hergestellten Schweißverbindungen weisen eine hohe Qualität der Fügenaht, sowie hohe mechanische Kennwerte auf. Außerdem ist es möglich, Kehlnähte zu erzeugen, die potenziell in der Lage sind mechanische Lasten zu übertragen.