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Efficient manufacturing of hybrid structures consisting of steel and CFRP with using residual heat / Effiziente Herstellung von Hybridbauteilen aus Stahl und CFK mithilfe von Restwärmeausnutzung

Frantz, Meike und Lauter, Christian und Tröster, Thomas und Hausmann, Joachim und Bartsch, Marion und Hülsbusch, Daniel und Walther, Frank (2014) Efficient manufacturing of hybrid structures consisting of steel and CFRP with using residual heat / Effiziente Herstellung von Hybridbauteilen aus Stahl und CFK mithilfe von Restwärmeausnutzung. In: New Developments in Sheet Metal Forming (Neuere Entwicklungen in der Blechumformung), Seiten 233-254. New Developments in Sheet Metal Forming (Neuere Entwicklungen in der Blechumformung), 2014-05-13 - 2014-05-14, Stuttgart, Deutschland. ISBN 978-3-88355-400-6.

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Kurzfassung

Weight reduction through lightweight construction is a proved means of saving resources and increasing dynamics in the automobile industry. Due to their good specific strength, carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are employed increasingly. In addition to the use of unalloyed CFRP components, the material can also be utilized in hybrid composites in order to effectively strengthen mechanically highly loaded components, e.g. structural components or chassis components. Here, too, weight reduction can be achieved by saving material in the metallic component. A time- and cost effective production of hybrid components can be attained if both the joining of the metal- and CFRP components and the manufacturing of the component can be can be performed in one process step. This hybridization offers the advantage of reducing the process steps of fabricating hybrid structures, leading to shorter cycle times. One way of producing hybrid components is prepreg pressing, a procedure whereby CFRPduroplastic- based prepregs are pressed into an already formed steel component; the prepreg is pressed in noncured condition. Only partial ageing of the matrix resin takes place in the heated mould. The epoxy resin also functions as an adhesive. Final curing can take place through heat at a later stage of the cathodic dip-painting at the automobile manufacturer. Thus, cycle times significantly shorter than five minutes are feasible. Prepreg pressing has been tested e.g. for idealized body structures (hat profile as a replacement structure for rocker panels or pillar segments). Essential to this were static and dynamic (crash-) requirements. Steel was used as the metallic material component; with regard to lightweight construction, the focus lay on high-strength, hot-formed steels. In order to make the prepreg pressing process more energy- and time efficient, a concept for using the residual heat of the hot-formed component has been developed. Hot-forming furnishes an ultra-high-strength steel component with high dimensional accuracy which can be taken from the tool while still warm. The approach to the production of hybrid components is making use of the residual heat that is available in any case. For this purpose, two tools with temperature regulation are used; the hot-forming process takes place in the first tool, hybridization in the second. Both tools are operated by the same press with the same cycle time, the challenge being to control temperatures so that the proportion of martensite of the steel is as high as possible and the resin is sufficiently pre-cured. JMAT Pro-simulations of the microstructure states and strength levels that occur have shown that even with the relatively long cooling times of 60 s, high strength levels can be achieved with the steel materials used. During the hybridization process, the resin is used as an adhesive, rendering an additional joining process unnecessary.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/91802/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Efficient manufacturing of hybrid structures consisting of steel and CFRP with using residual heat / Effiziente Herstellung von Hybridbauteilen aus Stahl und CFK mithilfe von Restwärmeausnutzung
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Frantz, MeikeUniversität PaderbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lauter, ChristianUniversität PaderbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tröster, ThomasUniversität PaderbornNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hausmann, JoachimDLR-WFNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartsch, Marionmarion.bartsch (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hülsbusch, DanielTechnische Universität DortmundNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walther, FrankTechnische Universität DortmundNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Mai 2014
Erschienen in:New Developments in Sheet Metal Forming (Neuere Entwicklungen in der Blechumformung)
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Seitenbereich:Seiten 233-254
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Liewald, M.Universität StuttgartNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
ISBN:978-3-88355-400-6
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Hybrid material, Steel-CFRP, energy efficient manufacturing, residual heat
Veranstaltungstitel:New Developments in Sheet Metal Forming (Neuere Entwicklungen in der Blechumformung)
Veranstaltungsort:Stuttgart, Deutschland
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:13 Mai 2014
Veranstaltungsende:14 Mai 2014
Veranstalter :Institut für Umformtechnik, Universität Stuttgart und Forschungsgesellschaft Umformtechnik mbH
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturen und Werkstoffe (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Experimentelle und numerische Methoden
Hinterlegt von: Bartsch, Dr.-Ing. Marion
Hinterlegt am:11 Nov 2014 12:45
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:57

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