Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Leichtbaupotenzial kombiniert geformter FVK-Metall Hybridbauteile

Die einstufige kombinierte Umformung von hochfestem Stahl und flächigen thermoplastischen faserverstärkten Kunststoffen (FVK) mit integriertem Fügeschritt gewährleistet Taktzeiten von unter einer Minute. Gleichzeitig bietet sie ein hohes prozessseitiges Einsparpotenzial in Bezug auf die eingesetzte Werkzeugtechnik sowie durch den Verzicht auf Klebstoffe und Haftvermittler. Die FVK Komponente wird dabei auf eine raue Zink-Eisen-Schicht (Galvannealed-Schicht) angebunden, die bei Stahlherstellern konventionell erzeugt wird. Die grundsätzliche Machbarkeit des Verfahrens konnte bereits nachgewiesen werden. Allerdings wird die Haftfestigkeit durch die Haftung der harten aber spröden Zink-Eisen-Schicht auf dem Stahlsubstrat begrenzt. Zudem kommt es zu einer starken Interaktion zwischen Stahl und FVK während der Umformung, die zu Fehlern und zur Schwächung des hybriden Bauteils führt. Nur durch die Entwicklung und Weiterentwicklung von Verfahren, mit denen es gelingt Bauteile mit hohem Leichtbaupotenzial unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit zu fertigen, kann eine industrielle Umsetzung gelingen.

Diese soll durch eine materialgerechte simulationsgestützte Auslegung eines Umformwerkzeuges welches eine Tasche für die FVK Komponente vorsieht und durch die Entwicklung nachträglich dressierter, rauer, duktiler Zinkschichten zur Steigerung der Haftfähigkeit des Hybridverbundes erreicht werden. Hierfür sollen Versuchsbauteile in einem einstufigen Umformfügeverfahren mit hohen mechanischen Eigenschaften hergestellt werden.

Die Herstellung solcher hybriden Bauteile ist als klassische Zulieferertechnologie für Klein- und Mittelserien anzusehen. Dabei soll auf bereits bestehende Anlagenkonzepte und Wissen aus der Blechumformung zurückgegriffen werden. Dies reduziert die Investitionskosten und senkt somit die Markteintrittsbarriere für kleine und mittlere Unternehmen.