ISBN 9783843926027

978-3-8439-2602-7, Reihe Ingenieurwissenschaften

Maximilian Mitwalsky
Strategien zur Steigerung der Variabilität bei der Herstellung von geflochtenen Hohlbauteilen (LCC Band 14)

212 Seiten, Dissertation Technische Universität München (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Faserverbundwerkstoffe finden zunehmend Anwendung im Fahrzeugbau. Die für die Automobilindustrie üblichen Stückzahlen erfordern Fertigungsprozesse, die über einen hohen Automatisierungsgrad und Materialdurchsatz verfügen. Der Flechtprozess erfüllt diese beiden Anforderungen und eignet sich daher für die Großserienherstellung von Hohlbauteilen.

Die Funktionsweise des aus der Textilindustrie übernommenen Flechtprozesses führt jedoch zu Einschränkungen bei der Auslegung der Bauteilgeometrie. So hat die Variation des Bauteilumfangs zwangsläufig eine Veränderung der Geflechtarchitektur zur Folge. Da die Geflechtarchitektur wiederum die mechanische Belastbarkeit des Laminats beeinflusst, kann für eine vorgegebene Flechtanlagenbesetzung und einen definierten Flechtwinkel ein direkter Zusammenhang zwischen dem Bauteilumfang und der mechanischen Leistungsfähigkeit des Verbundes hergestellt werden. Die quantitative Beschreibung dieses Zusammenhangs bildet die Grundlage für diese Arbeit. Aus dieser Betrachtung wird die Zielsetzung abgeleitet: die für die mechanische Leistungsfähigkeit abträglichen Geflechtarchitekturen müssen durch die Weiterentwicklung der Anlagentechnik vermeiden werden.

Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeptionierung, Umsetzung und Charakterisierung von zwei Anlagenkonzepten, welche die Beseitigung der bestehenden Restriktionen bei der Umfangsvariation ermöglichen. Der erste Ansatz sieht die Integration eines Spreizprozesses vor, welcher die Breite der Fasern während oder unmittelbar nach der Verarbeitung in der Flechtanlage an den zu beflechtenden Umfang anpasst. Mit dem zweiten Konzept wird eine Flechtanlage realisiert, die durch die Variation der Fadenanzahl die Herstellung von Bauteilen mit großen Umfangsänderungen erlaubt. Beide Ansätze werden zu konkreten Prozessabläufen ausgearbeitet und erfahren mittels Prüfständen eine Umsetzung im Labormaßstab. Der an den Prüfständen vorgenommene Funktionsnachweis schließt die Prozessentwicklung ab. Um einen Vergleich zum Status quo ziehen zu können, findet mit Hilfe der an den Prüfständen Hergestellten Materialproben eine eingehende Charakterisierung der neuartigen Geflechtarchitekturen statt.

Die Arbeit wird durch eine vergleichende Diskussion der beiden Konzepte abgeschlossen. Hierbei wird geklärt für welche Einsatzzwecke die Umsetzung der neuen Prozesse sinnvoll ist und welche weiteren Schritte für die Überführung in einen Serienprozess vollzogen werden müssen.