Funktionsintegrierte Bodengruppe aus faserverstärkten Kunststoffen

Funktionsintegrierte Bodengruppe aus faserverstärkten Kunststoffen

Der hier gezeigte Teildemonstrator präsentiert die Möglichkeiten zur Verarbeitung faserverstärkter Kunststoffe mit großserientauglichen Technologien. Die verwendeten Werkstoffe (Glas- und Kohlenstofffaser-verstärkte Thermoplaste) führen zu

• geringen Bauteilgewichten,
• hohen Steifigkeiten und Festigkeiten, sowie
• gutem Crashverhalten.

In produktionstechnischer Hinsicht ist der Matrixwerkstoff für eine großserientechnische Anwendung elementar. Die verwendeten Thermoplaste ermöglichen:

• Kurze Zykluszeiten
• Geringen Anpassungsaufwand bei der Substitution metallischer Werkstoffe
• Recycling

Großserientaugliche Technologien für faserverstärkte Thermoplaste

Der Demonstrator zeigt die Kombination der Technologien

• lokale Verstärken,
• Thermoformen,
• Funktionsintegration,
• Ultraschallschweißes auf.

Mit dem am Fraunhofer IPT entwickelten laserunterstützten Tapelegesystem werden lokale Verstärkungen gezielt im Bereich der Lastpfade aufgebracht. Die Verstärkungen bestehen aus Kohlenstofffasertapes mit sehr hohen Steifigkeiten und Festigkeiten. Somit sind maßgeschneiderte Lösungen bezüglich Kraftfluss und Gewichtsreduktion realisierbar.

In folgenden Prozessschritten werden die hybriden, lokal verstärkten Bleche im Thermoforming Verfahren in die finale Geometrie geformt.

Durch die Wahl unterschiedlicher Halbzeuge wird eine passive Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums und der Batterie erreicht. Diese Funktionsintegration ermöglicht eine verbesserte Energieeffizienz durch geringeren Klimatisierungsbedarf ohne zusätzliches Gewicht.

Für das finale Fügen wird das Ultraschallschweißen mit der Anwendung von innovativen Energierichtungsgebern verwendet, sodass eine hochwertige Verbindungsqualität mit geringem Zeit- und Präparationsaufwand erreicht werden kann.

Fazit

Eine großserientaugliche Verarbeitung von faserverstärkten Thermoplasten ist mit den hier vorgestellten Produktionsverfahren möglich und wird mit diesem Demonstrator aufgezeigt.