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Marco Korkisch

• Im Zuge der immer weiterwachsenden Automatisierungsmöglichkeiten in Produktionsprozessen können auch komplexere Materialsysteme, wie hybride Werkstoffe aus faserverstärkten Kunststoffen und Metallen, Einzug in weniger spezialisierte Anwendungen finden. Solche Werkstoffe sind beispielsweise in Form von Faser-Metall-Laminate bereits seit Jahrzehnten in der Luftfahrt im Einsatz, weil sie in vielen ihrer Eigenschaften monolithischen Metallen oder reinen faserverstärkten Kunststoffen überlegen sind. Grund für die geringe Verbreitung außerhalb dieser sehr spezialisierten Anwendungsfelder sind vor allem die geringe Flexibilität und der hohe Aufwand in der Herstellung von fertigen Komponenten. Durch den Einsatz solcher hybriden Werkstoffe auf Basis eines thermoplastischen Matrixmaterials kann die Herstellung wiederum flexibler gestaltet und deutlich einfacher automatisiert werden, was wiederum die Produktionskosten senkt und das Material somit auch für kostenkritische Anwendungen attraktivIm Zuge der immer weiterwachsenden Automatisierungsmöglichkeiten in Produktionsprozessen können auch komplexere Materialsysteme, wie hybride Werkstoffe aus faserverstärkten Kunststoffen und Metallen, Einzug in weniger spezialisierte Anwendungen finden. Solche Werkstoffe sind beispielsweise in Form von Faser-Metall-Laminate bereits seit Jahrzehnten in der Luftfahrt im Einsatz, weil sie in vielen ihrer Eigenschaften monolithischen Metallen oder reinen faserverstärkten Kunststoffen überlegen sind. Grund für die geringe Verbreitung außerhalb dieser sehr spezialisierten Anwendungsfelder sind vor allem die geringe Flexibilität und der hohe Aufwand in der Herstellung von fertigen Komponenten. Durch den Einsatz solcher hybriden Werkstoffe auf Basis eines thermoplastischen Matrixmaterials kann die Herstellung wiederum flexibler gestaltet und deutlich einfacher automatisiert werden, was wiederum die Produktionskosten senkt und das Material somit auch für kostenkritische Anwendungen attraktiv macht. Diese Arbeit soll zwei der grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen aufgreifen, die sich im Zuge der Prozessautomatisierung von thermoplastischen CFK-Metall-Hybriden ergeben: die Kontaktentwicklung zwischen CFK und Metall, sowie das Umformverhalten eines solchen hybriden Verbunds. Zur Untersuchung der Kontaktentwicklung wurde ein Versuchsaufbau entwickelt, der es ermöglicht hybride Laminate mit kontrollierten Parametern, wie Druck, Temperatur und Zeit zu konsolidieren. Um den Einfluss von Prozess- und Materialparametern auf die zeitliche Entwicklung des Kontakts der Fügepartner zu ermitteln, wurden Proben mit variierenden Parametern gepresst und anschließend mittels Ultraschallmikroskopie vermessen. Die daraus resultierenden Ergebnisse erlauben einen Vergleich der Dynamik der Kontaktentwicklung mit den verwendeten Prozess- und Materialparametern. Im Hinblick auf das Umformverhalten wurden zunächst reine CFK-Laminate und anschließend Hybridlaminate untersucht. Kern der Untersuchung der Hybridlaminate ist die Adaption des aus der Blechumformung bekannten Nakajima-Versuchs. Dieser wurde um mehrere Sensorsysteme erweitert, wie z.B. digitale Bildkorrelation und Schallemissionsanalyse, um mögliche Schädigungen in-situ erkenne zu können. Für die Verifikation dieser Beobachtungen wurden die Umformversuche schrittweise durchgeführt und nach jedem Schritt ein CT-Scan der Probe erstellt. Dies ermöglicht eine umfangreiche Analyse der Daten und soll helfen, das Umformverhalten in-situ zu bewerten.…