Verfahrensentwicklung zur einstufigen Herstellung von biegebelastbaren Hybridstrukturen im Fließpressprozess / von Tim Stallmeister, M. Sc. ; Referent: Prof. Dr. rer. nat. Thomas Tröster, Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Volker Schöppner. Paderborn, 2023
Inhalt
- 1 Einleitung 1
- 2 Aktueller Wissensstand zu Hybridstrukturen 3
- 2.1 Aufbau und eingesetzte Werkstoffe 3
- 2.2 Verbindungsmechanismen 13
- 2.3 Fertigungsverfahren für thermoplastische Hybride 21
- 2.4 Versuchsträger für strukturelle Anwendungen im Automobil 27
- 3 Wissenschaftliches Konzept 33
- 4 Entwicklung des Herstellverfahrens 41
- 4.1 Auslegung des Versuchsträgers 41
- 4.2 Entwicklung des Fließpresswerkzeugs 50
- 4.3 Aufbau der instrumentierten Produktionsanlage 52
- 5 Herstellung der Hybridbalken 55
- 6 Angewandte Charakterisierungsmethoden 67
- 6.1 Druckscherversuch 67
- 6.2 Mikroskopie 70
- 6.3 Röntgen-Computertomographie 70
- 6.4 Dreipunktbiegetest 71
- 7 Untersuchung der Scherfestigkeit im Gurtverbundbereich 75
- 7.1 Mechanische Charakterisierung im Druckschertest 75
- 7.1.1 Analyse der Scherfestigkeiten bei niedriger Werkzeugtemperatureinstellung 76
- 7.1.2 Analyse der Scherfestigkeiten bei hoher Werkzeugtemperatureinstellung 80
- 7.2 Defektanalyse mittels Mikroskopie und Computertomographie 83
- 7.2.1 Schliffbildanalyse der Grenzschicht 83
- 7.2.2 Oberflächenstruktur entlang der Balkenhöhe 85
- 7.2.3 Grenzschichtnahe Faserverteilung und -orientierung 87
- 7.3 Diskussion der Ergebnisse und Einflussfaktoren 88
- 8 Charakterisierung der Hybridbalken unter Biegebelastung 91
- 8.1 Analyse der Verbundfestigkeit und des Versagensverhaltens 91
- 8.2 Vergleich der Hybridbalkenkonfigurationen anhand mechanischer Kennwerte 109
- 8.3 Einflussanalyse der Prozessgrößen auf die mechanischen Eigenschaften 112
- 8.4 Vergleich mit den Versuchsträgern aus dem aktuellen Stand der Forschung 119
- 9 Zusammenfassung 121
- 10 Abkürzungen und Symbole 125
- 11 Literaturverzeichnis 131
- 1 Einleitung
- 2 Aktueller Wissensstand zu Hybridstrukturen
- 2.1 Aufbau und eingesetzte Werkstoffe
- 2.2 Verbindungsmechanismen
- 2.3 Fertigungsverfahren für thermoplastische Hybride
- 2.4 Versuchsträger für strukturelle Anwendungen im Automobil
- 3 Wissenschaftliches Konzept
- 4 Entwicklung des Herstellverfahrens
- 4.1 Auslegung des Versuchsträgers
- 4.2 Entwicklung des Fließpresswerkzeugs
- 4.3 Aufbau der instrumentierten Produktionsanlage
- 5 Herstellung der Hybridbalken
- 6 Angewandte Charakterisierungsmethoden
- 7 Untersuchung der Scherfestigkeit im Gurtverbundbereich
- 7.1 Mechanische Charakterisierung im Druckschertest
- 7.1.1 Analyse der Scherfestigkeiten bei niedriger Werkzeugtemperatureinstellung
- 7.1.2 Analyse der Scherfestigkeiten bei hoher Werkzeugtemperatureinstellung
- 7.2 Defektanalyse mittels Mikroskopie und Computertomographie
- 7.2.1 Schliffbildanalyse der Grenzschicht
- 7.2.2 Oberflächenstruktur entlang der Balkenhöhe
- 7.2.3 Grenzschichtnahe Faserverteilung und -orientierung
- 7.3 Diskussion der Ergebnisse und Einflussfaktoren
- 8 Charakterisierung der Hybridbalken unter Biegebelastung
- 8.1 Analyse der Verbundfestigkeit und des Versagensverhaltens
- 8.2 Vergleich der Hybridbalkenkonfigurationen anhand mechanischer Kennwerte
- 8.3 Einflussanalyse der Prozessgrößen auf die mechanischen Eigenschaften
- 8.4 Vergleich mit den Versuchsträgern aus dem aktuellen Stand der Forschung
- 9 Zusammenfassung
- 10 Abkürzungen und Symbole
- 11 Literaturverzeichnis