Neue Verbund-Technik ermöglicht Gewichts-Ersparnis

Durch eine moderne Gusstechnik lassen sich innovative Fügeverbindungen für den Leichtbau herstellen. Die Kombination von Aluminium mit Kohlenstoffverstärktem Kunststoff ist leicht, robust und vielseitig verwendbar.

Leichtbau gilt als Schlüsseltechnologie, insbesondere im Automobilbereich. Wo immer es um geringes Gewicht geht und Massen bewegt werden müssen, gewinnen Faserverbundwerkstoffe an Bedeutung. Dabei handelt es sich um Carbon-Faserverstärkten Kunststoff (CFK). Dieser besteht aus Kohlenstofffasern, die in mehreren Lagen in eine Kunststoff-Matrix eingebettet sind. Darüber hinaus können in Kombination mit anderen Materialien noch weitere günstige Eigenschaften aus dem Rohprodukt gekitzelt werden.

Besonders vielversprechend ist eine Form dieser Hybrid-Bauweise, die CFK mit Aluminium verbindet. Im modernen Automobilbereich setzen Fahrzeughersteller bereits komplette CFK-Karosserien in Serienfahrzeugen ein. Der Fahrzeugrahmen, der als separates Bauteil hergestellt wird, ist aus Aluminium. Bisher verwendete Methoden zur Zusammenfügung dieser Komponenten waren adhäsiver oder mechanischer Natur, etwa Nieten, Kleben oder eine Mischform.

Insbesondere im Hinblick auf gewichtsoptimierte Strukturen mit verbesserten mechanischen Eigenschaften sind jedoch neue Konstruktions- bzw. Fügemöglichkeiten von großem Interesse. Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung haben neue Lösungsansätze für verschiedene Verbindungsarten im Druckguss entwickelt.

Alle untersuchten Systeme verfolgen dabei die gemeinsame Strategie einer sogenannten Übergangsstruktur zwischen den zu fügenden Materialien Aluminium und CFK. Dieser Übergang vom Metall zum Faserverbundwerkstoff wird unter der Berücksichtigung von fasergerechtem Design sowie – im Vergleich zu konventionellen Verbindungstechniken – reduziertem Bauraum und Gewicht entwickelt.

Besonderer Vorteil dieser Übergangsstrukturen, die aus hitzebeständigen Glasfasern oder Titan bestehen können, ist die fertigungstechnisch einfache direkte Integration in Aluminiumbauteile mithilfe des Aluminiumgusses. Auch die mechanischen und korrosiven Eigenschaften der Verbindungen wurden stark verbessert.

Beliebig wählbare Übergangsstrukturen zwischen Aluminium und CFK bieten fertigungstechnische Möglichkeiten für unterschiedlichste Branchen. Je nachdem, ob Gewicht, Bauraum oder die Einsparung von Fertigungsschritten die oberste Priorität ist, kann geplant und kombiniert werden. Einsatzgebiete finden sich zum Beispiel in der Luftfahrtindustrie, bei Windkraftanlagen oder ganz allgemein im Maschinenbau.

Kommentare

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  1. epoxidharze.net sagt:

    Klasse Artikel! Epoxidharze sollten hier sicherlich nicht unerwähnt bleiben, wir haben mal verschiedene Systeme, deren Eigenschaften, Einsatzbereiche und Verarbeitungsarten kategorisiert.

    Viele Grüße

  2. Jupp Hirsenkoetter sagt:

    Doch schoen zu lesen, dass in diesem Modell das galvanische Korrosionspotential zwischen Al-Legierungen und der Kohlefaser beruecksichtigt wird!
    Die Deutschen Wissenschaftler sind eben halt keine „Dream-Liner“, sondern grundsolide ausgebildete Diplom-Ingenieuere, zumindnest die meisten immer noch, als Basis zur Promotion….!