Das Projekt "Teilprojekt: Reibpressfügen und Vorbehandlung von Titan-Composite-Hybridbauteilen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Airbus Defence and Space GmbH durchgeführt. Im Bereich der Luftfahrt bedingt die mangelnde Verfügbarkeit angepasster Fügeprozesse oftmals eine nicht konsequente Umsetzung innovativer, massesparender Mischbauweisen. Daher wird in PROLEI der energieeffiziente und gut automatisierbare Fügeprozess des Reibpressfügens industrienah weiterentwickelt. Für eine maximierte Verbindungsfestigkeit ist eine angepasste Oberflächenstruktur der Fügepartner zu identifizieren, deren Haftungspotenzial durch eine optimierte Prozessführung und -regelung bestmöglich auszureizen ist. Mit dem Ziel die Verbundeigenschaften an die funktionellen Anforderungen anzupassen, werden die Mechanismen der Anbindung und die beeinflussenden Faktoren identifiziert. Hierzu zählen die Beschaffenheit der Fügeflächen und der Anpressdruck-/Temperaturverlauf während des Fügeprozesses. Besonderes Augenmerk liegt auf der Untersuchung der mittels der laserbasierten Oberflächenvorbehandlung erzielten Effekte hinsichtlich Reinigung, Strukturierung und Aktivierung. Bei Airbus bilden thematische Schwerpunkte das laserbasierte Strukturieren von Fügeflächen und das robotergeführte Direktfügen von sowohl thermoplastischen also auch duroplastischen faserverstärkten Kunststoffen, die durch den Aufbau angepasster Systemtechnik für den direkten Einsatz in der industriellen Prozesskette vorbereitet werden. Mittels der experimentellen Untersuchung der Anbindemechanismen soll ein vertieftes Verständnis zur Modifikation der Verbundeigenschaften geschaffen werden. Zusätzlich zu den technischen Arbeiten ist Airbus der Koordinator des Verbundprojekts.
Das Projekt "Teilprojekt: Prozess- und Verbindungscharakterisierung direktgefügter Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Laboratorium für Werkstoff- und Fügetechnik durchgeführt. Durch die Erforschung angepasster Fügetechnologien findet im Forschungsprojekt PROLEI ein wesentlicher Beitrag zur Befähigung von Leichtbaustrukturen in Kunststoff-Metall-Mischbauweise statt. Besondere Schwerpunkte bilden dabei Prozesse zum robotergeführten Direktfügen von duroplastischen Kunststoffen, zum laserbasierten Strukturieren von Fügeflächen sowie zum roboterbasierten Reibpressfügen von Thermoplasten. Diese beiden Kunststoffarten werden durch den Aufbau angepasster Systemtechnik für den direkten Einsatz in der industriellen Prozesskette vorbereitet. Ein vertieftes Prozessverständnis wird über die simulationsbasierte Auslegung sowie mittels experimenteller Untersuchungen zu den wirkenden Bindemechanismen erzeugt. Im Teilvorhaben ‚Prozess- und Verbindungscharakterisierung direktgefügter Kunststoff-Metall-Hybridstrukturen' soll der Direktfügeprozess wissenschaftlich untersucht und die Verbundeigenschaften charakterisiert werden. Ein weiterer Bestandteil ist die Identifikation und Bewertung von Oberflächenvorbehandlungsverfahren. Zunächst soll der Direktfügeprozess im Labormaßstab erprobt und optimale Prozessparameter ermittelt werden. Es soll ein geeigneter Versuchsaufbau konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Zudem sollen unterschiedliche Klebstoffsysteme für ihren Einsatz im Direktfügeprozess untersucht werden. Es werden Kleinproben unter Berücksichtigung verschiedener Prozessparameter gefügt, wobei sich u.a. eine nachgelagerte mediale Belastung bzw. Konditionierung anschließt. Die Erkenntnisse münden als grundlegende Vorarbeit im robotergeführten Prozess. Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist die Ermittlung von Werkstoff- und Verbindungskennwerten, welche der Simulation der Bauteileigenschaften dienen.
Das Projekt "Teilprojekt: Großflächige Laserstrukturierung gekrümmter Fügeflächen und funktionsspezifische Modifikation der Verbundeigenschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften durchgeführt. Das Verbundprojekt PROLEI soll durch die Erforschung von großserientauglichen Fügeverfahren eine serienreife Produktion von Leichtbaustrukturen in Kunststoff-Metall-Mischbauweise ermöglichen. Besondere Schwerpunkte bilden dabei Prozesse zum laserbasierten Strukturieren, zum robotergeführten Direktfügen sowie zum roboterbasierten Reibpressfügen. Das Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) verfolgt im genannten Teilvorhaben zwei wesentliche Zielstellungen. Einerseits wird ein Laserstrukturierungsprozess zur Oberflächenvorbehandlung auf großen Freiform-Fügeflächen unter industrienahen Bedingungen qualifiziert. Andererseits wird auf Grundlage wissenschaftlicher Methoden eine Korrelation zwischen der Oberflächenbeschaffenheit und den daraus resultierenden Verbundeigenschaften ermittelt. Das Ergebnis ist eine für den jeweiligen faserverstärkten Kunststoff abgestimmte Metall-Oberflächenstrukturierung, welche die hochfeste Verbindung der Werkstoffe ermöglicht.
Das Projekt "Teilprojekt: Simulationsgestützte Auslegung und experimentelle Überprüfung von Kunststoff-Metall-Hybridverbunden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INPRO Innovationsgesellschaft für fortgeschrittene Produktionssysteme in der Fahrzeugindustrie mbH durchgeführt. Zielsetzung des Forschungsprojekts PROLEI ist die Erforschung angepasster Fügeprozesse für Mischbauweisen aus Kunststoff und Metall. Thematische Schwerpunkte bilden das laserbasierte Strukturieren von Fügeflächen, das robotergeführte Reibpressfügen von thermoplastischen Kunststoffen und das roboterbasierte Direktfügen von Thermoplasten. Des Weiteren soll auf Grundlage der Experimente eine simulationsgestützte Auslegungsmethode erarbeitet werden. Im Teilvorhaben des geplanten Verbundprojektes sollen ein FEM-Modell zur Simulation der Eigenschaften des KMH-Verbundes aufgebaut, mechanische Eigenschaften an Probekörpern inklusive Alterung ermittelt und ein experimenteller Vergleich mit Referenzverfahren durchgeführt werden. Mit Hilfe der experimentell gewonnenen Ergebnisse erfolgt die Validierung der Simulation. Abschließend wird die industrielle Umsetzung des Reibpressfügens im automobilen Bereich vorbereitet.