Leichtbau durch Einsatz von Sandwichverbunden

Metall-Polymer- sowie Metall-faserverstärkte Schichtverbundwerkstoffe bieten einen charakteristischen Beitrag nicht nur hinsichtlich des Leichtbaus, sondern auch verbesserter spezifischer Steifigkeit und Dämpfungsfähigkeit.

Derartiger Schichtverbunde können aufgrund ihres signifikanten Leichtbaupotentials einen Beitrag zur Verbesserung des spezifischen Energieaufnahmevermögens (SEA) unter Crashbedingungen leisten. Beispielhaft können Crashteile in der Fahrzeugkarosserie als Doppelhut- oder -Z-Profile (unter Axialbelastung) sowie als B-Säule oder Dachträger (einfache Hutprofile unter Biegebelastung) eingesetzt werden.

In einer ersten Versuchsreihe werden Crashteile aus Stahl/Polymer/Stahl-Schichtverbunde eingesetzt. Dabei wird der Einfluss der Schichtdickenverhältnisse und spezifischen Werkstoffeigenschaften auf das Energieaufnahmevermögen ermittelt.

Um die Steifigkeit dieser Verbunde erhöhen zu können, ist der Einsatz von faserverstärktem Thermoplasten als Kernschicht von erheblicher Bedeutung. Dabei reduziert sich jedoch deren Umformpotential. Das Ziel ist, fehlerfreie Crashteile herzustellen (hinsichtlich der Umformung und der Fügetechnik) und die Umformgrenzen auszuloten. Eine Kaltumformung wird bevorzugt, wobei aufgrund der eingeschränkten Formänderungsfähigkeit der Faserstruktur eine Warmumformung erforderlich sein könnte. Das Warmumformwerkzeug ist vorhanden. Bestimmt werden muss der Einfluss der Dicke des verstärkten Kerns sowie des Faseranteils und deren Gestaltung auf das Umformverhalten und das Energieaufnahmevermögen.

Das Crashverhalten der unterschiedlichen Schichtverbunde wird durch quasistatische Axialstauchversuche ermittelt. Die Auswertung der Ergebnisse wird durch Analyse und Bewertung des Kraft-Weg-Verlaufs, visuelle Beurteilung und ggf. photogrammetrische Auswertungen vorgenommen.

Je nach erforderlichem Abschluss können Teileaufgaben aus diesem Komplex bearbeitet werden.