Forschung
02.02.2021

Besser kleben im Leichtbau

Besser kleben im Leichtbau

Der Leichtbau ist insbesondere aus der Mobilitätsbranche nicht mehr wegzudenken. Im Zuge der Mischbauweise mit Leichtmetallen und Faser- Kunststoff-Verbunden rücken nun hybride Klebverbindungen in den Fokus. Aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungen der Materialien kann es dort bei großen Temperaturdifferenzen zu hohen Eigenspannungen und somit zum Versagen im Klebstoff kommen. Vor allem bei Verbindungen unter hohen strukturellen Lasten lassen sich diese Eigenspannungen nur bedingt durch die Wahl des Klebstoffs ausgleichen. Daher ist es notwendig, die Gestaltungsparameter der Verbindung und der Fügepartner gesamtheitlich zu betrachten. Das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF untersucht dies gemeinsam mit Partnern in dem im Frühjahr 2020 gestarteten Forschungsprojekt GOHybrid.

Ziel des Projektes ist es, durch Gestaltung, Materialauswahl und -aufbau die Beanspruchungen in der stoffschlüssigen Hybrid-Verbindung aus Aluminium und faserverstärkten Kunststoffen (FKV) so zu reduzieren, dass hierdurch ein relevantes Leichtbaupotential erschlossen werden kann. „Als Ergebnis dieses Projektes erwarten wir eine signifikante Steigerung der Marktdurchdringung und der industriellen Anwendung von Hybridverbindungen bei sicherheitsrelevanten Komponenten, da sich die gewonnenen Erkenntnisse nicht nur auf andere automobile Komponenten, wie beispielsweise Querlenker und Achsen übertragen lassen, sondern insbesondere auch im Aerospace-Bereich und in weiteren Branchen angewendet werden können“, betont Jens-David Wacker, der das Projekt GOHybrid am Fraunhofer LBF betreut.

Die Zusammenarbeit im GOHybrid-Projekt. - © Fraunhofer LBF
Die Zusammenarbeit im GOHybrid-Projekt. © Fraunhofer LBF

In dem Projekt passt das Forscherteam prinzipiell bestehende, jedoch noch nicht großserientaugliche, stoffschlüssige Verbindungstechnologien vor allem durch gestalterische Maßnahmen an hybride Werkstoffsysteme an, um unterschiedlichste Einsatzbereiche zu erschließen. Die Umsetzbarkeit und Zuverlässigkeit von Klebverbindungen unter hohen Betriebslasten und Temperaturen soll an einem PKW-Hybridrad mit einem Radstern aus Aluminium und einer Felge aus FKV demonstriert werden. Insbesondere bei Rädern gibt es solche Klebverbindungen noch nicht. Üblicherweise werden Räder in hybrider Bauweise mit CFK-Felge und Aluminium-Stern mit mechanischen Elementen wie Schrauben gefügt.

Im Rahmen des Forschungsprojektes GOHybrid stehen beim Fraunhofer LBF die Entwicklung von Gestaltungslösungen der Hybridverbindung und die experimentelle Untersuchung im Fokus. Dazu sollen unterschiedliche Verbindungsproben unter thermischen und zyklischen Beanspruchungen geprüft werden. Die Expertise des Darmstädter Instituts basiert auf langjähriger Erfahrung der Lösungsfindung und Prüfung von strukturellen Komponenten wie dem Rad, welches hohen Betriebslasten und thermischen Einflüssen durch die Temperatur der Bremsen ausgesetzt ist. Als Ergebnis von GOHybrid erhoffen sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verkürzte Entwicklungszeiten, effizientere Fertigungsprozesse, günstigere Produkte und eine verbesserte Ressourceneffizienz bei gleichbleibender Sicherheit.

„Schlussendlich geht es um die Entwicklung von großserientauglichen, stoffschlüssigen Verbindungstechnologien für hybride Werkstoffsysteme, die in unterschiedlichen Einsatzbereichen Anwendung finden können, und das mit hohem Individualisierungsgrad und hoher Variantenvielfalt“, so Wacker.

Neben dem Fraunhofer LBF sind am Projekt GOHybrid OTTO FUCHS KG, inpro Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH, INVENT Innovative Verbundwerkstoffe Realisation und Vermarktung neuer Technologien GmbH, Dupont Transportation & Industrial und TÜV SÜD Product Service GmbH beteiligt.

(Quelle: Presseinformation des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit)

Schlagworte

FügetechnikHybridfügenKlebtechnikKunststoffeLeichtbauLeichtmetalle

Verwandte Artikel

Stoßseitig mit RMS gefügte Gummidichtung einer Autotür
15.08.2022

SKZ Wegbereiterprojekt hilft bei komplexen Verbindungen

Das Kunststoff-Zentrum SKZ möchte in einem Wegbereiterprojekt gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) die Technologien zum Verbinden...

Fügetechnik Hybridfügen Kunststoff-Metall-Verbund Leichtbau Materialverbunde Mobilitätswende
Mehr erfahren
10.08.2022

DVS CONGRESS 2022 bietet spannendes Programm

Mit branchenrelevanten Zukunftsthemen wartet der diesjährige DVS CONGRESS auf, der vom 19. bis 21. September 2022 in der Rhein-Mosel-Halle in Koblenz stattfinden wird.

Additive Fertigung Arbeitssicherheit E-Mobilität Klebtechnik Laserstrahlschweißen Metall-Schutzgasschweißen Schweißtechnik Unterwassertechnik Widerstandsschweißen Wolfram-Inertgasschweißen
Mehr erfahren
27.06.2022

Autogentechnik: VDMA Fachverband präsentiert virtuellen Showroom

Die Autogentechnik ist universell, flexibel und besonders effizient. Wo die zahlreichen Verfahren wie eingesetzt werden und was man alles darüber wissen sollte, das kann...

Autogentechnik Brennschneiden Druckgastechnik Flammstrahlen Fügen Fugenhobeln Fügetechnik Schweißtechnik Trennen
Mehr erfahren
Ultraschall ist als besonders materialschonendes Fügeverfahren ideal dazu geeignet, die dünnen Folien der Kathode und Anode reproduzierbar mit den Tabs dauerhaft zu verbinden.
20.06.2022

Batteriezellen prozesssicher mit Ultraschall verschweißen

Anlagen der Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG verringern die Ausschussrate der CUSTOMCELLS® bei der Herstellung einer neuen Batterie-applikation und steigern so d...

Batteriezellen Fügetechnik Schweißtechnik Ultraschallschweißen
Mehr erfahren
Visualisierung des LEIV.
14.06.2022

Eröffnung des nationalen Leichtbau-Validierungszentrums

Mit der Eröffnung des Nationalen Leichtbau-Validierungszentrums – LEIV wird ein wesentlicher Schritt zur praktischen Erprobung und Bewertung neuer Ideen und Technologien...

Automobilindustrie Forschung Industrielle Poduktion Leichtbau Maschinenbau
Mehr erfahren