Bauweisen- und Prozessentwicklung für funktionalisierte Mehrkomponentenstrukturen mit komplex geformten Hohlprofilen

Im Rahmen der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE) kommt dem Leichtbau als eine wesentliche Säule zur Erreichung der ambitionierten Ziele – Leitanbieter und Leitmarkt bis 2020 – eine besondere Bedeutung zu. Zur Realisierung hoher Leichtbaugrade ist die Entwicklung und technologische Umsetzung neuer Bauweisen- und Fertigungskonzepte unter Nutzung moderner Werkstoffsysteme unabdingbar. Hierbei bieten hochintegrative Mehrkomponentenbauweisen mit faserverstärkten Thermoplasten eine besonders aussichtsreiche Möglichkeit zur Gewichtsreduktion bei gleichzeitig hoher Fertigungseffizienz.

Motivation

Ein zielführender Ansatz zur beanspruchungsgerechten Gestaltung von Leichtbau-Tragstrukturen ist die modulare Kombination von torsions- und biegesteifen Hohlprofilen mit komplexen Knoten und flächigen Bauelementen in einer Tragstruktur. Während die integrative Verarbeitung von flächigen Verstärkungsstrukturen und fließfähigen Formmassen z.B. als verrippte Organoblech/Spritzguss-Hybridstrukturen bereits an der Schwelle zur Serienanwendung steht, lassen sich geschlossene Hohlprofile mit kontinuierlichem Faserverlauf bisher nicht im Sinne eines modularen Baukastensystems in thermoplastische FKV-Strukturen integrieren.

Lösungshypothese

Die Bereitstellung eines Baukastensystems bestehend aus flächigen Grundstrukturen und Hohlprofilen aus Faser-Thermoplast-Verbundwerkstoffen sowie die prozesstechnische Verknüpfung von ur- und umformenden Prozessschritten zu einer vollautomatisierten Gesamtanlage ermöglicht eine kostengünstige und großserienfähige Herstellung von Strukturbauteilen aus Faser-Kunststoff-Verbunden mit Thermoplastmatrix.

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmenkonzept „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ (Förderkennzeichen 02P14Z000 – 02P14Z010) und mit Mitteln aus dem Energie- und Klimafonds gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.
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