Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Qualität schergeschnittener Metall-Kunststoff-Verbundbleche

Forschungsziele

Das Ziel des Vorhabens ist die Qualifizierung des Verfahrens Scherschneiden für die Verarbeitung von Metall-Kunststoff-Verbunden auf Basis wissenschaftlich fundierter Kenntnisse. Hierdurch soll ein Beitrag zur Erschließung neuer Anwendungsfelder und zur Etablierung von Metall-Kunststoff-Verbundblechen in Serienproduktionen von KMU geleistet werden. Basierend auf Untersuchungen bezüglich der Zusammenhänge von Schnittflächenqualität und resultierender dynamischer Festigkeit der erzeugten Proben wird eine Qualitätsrichtlinie abgeleitet. Diese soll es den Anwendern ermöglichen, im Vorfeld von Produktionsanläufen auf zeit- und kostenintensive Versuchsreihen zur Ermittlung optimaler Parameter zu verzichten oder diese stark einzugrenzen.

Lösungsweg

AP1 Qualitätskriterien und Verbundauswahl

AP2 Anpassung u. Inbetriebnahme eines Schneid-WZ

AP3 Parametervariation Schneidspalt

AP4 Schnittflächenanalyse

AP5 Dauerfestigkeit

AP6 Restumformvermögen

AP7 Relevante Schnittflächenkenngrößen

AP8 Dokumentation und Berichtwesen

Angestrebte Ergebnisse

Um dem steigenden Bedarf nach Leichtbaulösungen zu entsprechen und Metall-Kunststoff-Verbunde (Hybridverbunde) in der Großserie zum Einsatz bringen zu können, ist die Entwicklung großserienfähiger Prozessketten erforderlich. Im Rahmen des geplanten Forschungsvorhabens soll experimentell der Einfluss grundlegender Prozessparameter sowie ausgewählter Materialparameter auf die Schnittflächenqualität und deren Einfluss auf die Lebensdauer der hergestellten Bauteile untersucht werden.

Nutzen für KMU

Mit Hilfe der angestrebten Forschungsergebnisse wird es dem KMU Nutzerkreis möglich, die Qualität von hergestellten Bauteilen zu steigern, Nachbearbeitungsprozesse einzusparen und somit die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Da die Nutzung des Verfahrens technologische und wirtschaftliche Vorteile für blechverarbeitende Betriebe bietet, wird die Bereitschaft zu dessen Umsetzung als hoch eingeschätzt.

Ergebniszusammenfassung:

Scherschneiden ist auch bei der Verarbeitung von Metall-Kunststoff-Verbundblechen ein empfehlenswertes Fertigungsverfahren. Die Lebensdauer von Bauteilen, die besonders hohen schwingungsbehafteten Belastungen ausgesetzt werden sollen, kann erhöht werden, in dem diese mittels Fräsens hergestellt werden. Eine Erhöhung der Lebensdauer mittels Scherschneidens hergestellter Bauteile könnte ggfs. mittels der Variation weiterer Prozessparameter erzielt werden. Hier besteht weiterer Forschungsbedarf. Die Eigenschaften der Kunststoffkerne der Verbundbleche sind stark temperaturabhängig. Eine Verarbeitung von temperierten Proben könnte eine Verbesserung der Bauteileigenschaften bewirken. Insbesondere duktile Kunststoffkerne neigen zu Streckzieherscheinungen aufgrund eines vergleichsweise großen Schneidspalts. Niedrigere Schneidtemperaturen werden den Kunststoff verspröden und so möglicherweise einen Glattschnitt generieren. Aufgrund der viskoelastischen Eigenschaft von Kunststoffen könnten mittels einer Veränderung der Schneidgeschwindigkeit weitere Verbesserungen des Bauteilverhaltens erzielt werden. Generell gilt, je schneller der Kunststoff belastet wird, desto „schreckspröder“ reagiert dieser. Auch hier könnte mit erhöhter Schneidgeschwindigkeit ein größerer Glattschnittanteil erzeugt werden. Die am Projekt beteiligten Unternehmen nahmen, durch die enge Einbindung, Impulse mit in den eigenen Betrieb, was es ihnen ermöglicht, das Gesehene mit eigenen Produkten in Verbindung zu bringen, Nutzungspotentiale zu erdenken und zu erschließen. Weiterhin ist die Aussicht, die Qualität der Schnittflächen von Metall-Kunststoff-Verbundblecherzeugnissen mit vergleichsweise geringem technischen Aufwand zu erhöhen und somit eine Nacharbeitung der Schnittflächen einzusparen ein technologischer und wirtschaftlicher Anreiz für blechverarbeitende Betriebe und Werkzeugbaufirmen. Es ist somit zu erwarten, dass die im Vorhaben gewonnenen Ergebnisse binnen kurzer Zeit umgesetzt werden.