ISBN 9783843911856

978-3-8439-1185-6, Reihe Werkstoffwissenschaften

Matthias Rübner
Verfahrenstechnische und werkstoffkundliche Grundlagen zur vollständigen Integration aktiver Komponenten in Druckgussbauteile

164 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Entwicklung von multifunktionalen Leichtbauteilen durch Integration zusätzlicher Funktionen in die Struktur ist aktuell ein vielversprechendes Konzept, um den Leichtbau weiter am Markt zu etablieren. Die Kombination von Leichtbaustrukturen mit piezokeramischen Sensoren und Aktoren ist ein Teil dieses Konzepts. Die passiven Strukturen werden auf diese Weise durch zusätzliche adaptive Funktionalität modifiziert und können sowohl zur aktiven Strukturüberwachung als auch zur aktiven Vibrationskontrolle herangezogen werden. Die Zusammenführung von Leichtbaustruktur und piezoelektrischem Element kann einerseits durch Aufkleben und andererseits durch Integration erreicht werden. Die Integration bietet dabei den Vorteil, dass die aktive Komponente gegen äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit oder Steinschlag geschützt ist und die Klebeschicht, die einer Alterung unterliegt, eingespart wird. Ein bekannter Ansatz zur großserienfähigen Integration kommerziell erhältlicher piezokeramischer Sensor-/Aktor-Module in Aluminiumstrukturen basiert auf dem höchsteffizienten Druckgießverfahren. Unter Verwendung einer Stützstruktur in Form von Streckmetall, das die Module in der Kavität abstützt und positioniert, kann eine vollständige Integration realisiert werden.

Im Rahmen dieser Doktorarbeit wird das bestehende Fertigungsverfahren optimiert und ein deutlich verbessertes Prozessverständnis erarbeitet. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Weiterentwicklung der Technologie, der Untersuchung des Verbundes aus Stützstruktur und Gussmatrix, der Betrachtung der thermomechanischen Wechselwirkungen im Prozess mittels FE-Simulation und der Analyse der erweiterten Funktionalität der Gussteile.