Intrinsische Hybridbauteile aus Metallblechen und langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT) für den Fahrzeugleichtbau – Auslegung, Fertigung und Betriebsfestigkeit

Die Metall-FVK Hybridbauweise kann dazu beitragen, die großen Herausforderungen zur Dekarbonisierung des Verkehrs und dem damit verbundenen Wandel in der Automobilindustrie hin zur Elektromobilität zu erreichen.
Durch lokale Kunststoffverstärkungen in Kombination mit dünnwandigen Metallstrukturen werden erhebliche Gewichts- und CO2-Einsparpotentiale erzielt und alternative, neuartige Bauweisen ermöglicht. Besonders wirtschaftlich und zeiteffizient können Gewichtseinsparungen durch das Hybridpressverfahren erreicht werden, weil beim Hybridpressen – anders als bei der konventionellen Hybridtechnik – die Umformung vom Metall und die Urformung vom FVK in einem Werkzeug und einem Prozessschritt durchführbar sind.
Das Ziel dieser Arbeit ist zum einen die Verfahrenserweiterung und -optimierung des Hybridpressens und zum anderen die Hybridbauteilentwicklung, simulationsgestützte Auslegung und Betriebsfestigkeitsprüfung. In der Arbeit werden zunächst das eingesetzte langglasfaserver-stärkte PA6LFT40 sowie ein Haftvermittler für die Metall-FVK Hybridbauweise charakterisiert. Darauf aufbauend wird eine Simulationsmethodik zur Auslegung bzgl. Steifigkeit, Festigkeit und Schwingfestigkeit entwickelt. Zudem wird eine für Fahrzeugstrukturen repräsentative Hybrid-Träger-Struktur im Labormaßstab konzipiert, gefertigt und zunächst in statischen und in schwingenden Lastfällen geprüft und anhand dessen das Leichtbaupotential von hybridgepressten Bauteilen aufgezeigt.