KMU-innovativ Erforschung einer neuartigen hybriden Organosandwich-LFT-Presstechnologie für großflächige und hochbeanspruchbare Bauteilanwendungen (HybridLFTSandwich)

Problemstellung
Gegenwärtig besteht ein stark wachsendes Interesse an Leichtbaukomponenten in der Mobilitätsbranche, um durch die Gewichtsreduzierung den Kraftstoffverbrauch bzw. CO2-Ausstoß zu verringern. In der Luftfahrtindustrie kommen bereits in großen Maßen geschichtete Sandwich- und Faserkunststoffverbund-(FKV-)Systeme zum Einsatz, mit denen bei geringen Flächengewichten hohe Festigkeiten für große Flächen erreicht werden. Vorrangig werden in der Luftfahrtindustrie duroplastische Systeme eingesetzt. Im Automobilbereich können diese
Systeme jedoch aufgrund der teuren duroplastischen Materialien, den langen Prozess-Zykluszeiten sowie der fehlenden Großserientauglichkeit nur in geringem Umfang realisiert werden.

Zielsetzung
Das Projekt HybridLFTSandwich möchte die Leichtbau-Vorteile der FKV-Sandwich-Bauweise mit den Vorteilen der wirtschaftlichen Thermoplast-Verarbeitung mit geringen Prozesszykluszeiten und günstigen thermoplastischen Grundmaterialien kombinieren. Dazu soll ein neuartiger Hybrid-Prozess entwickelt werden, der ein thermoplastisches FKV-Sandwich-Halbzeug mit dem Langfaserthermoplast (LFT) im Fließpressverfahren in einem gemeinsamen Verfahrensschritt vereint. Damit kann die wirtschaftliche Serienherstellung von geometrisch komplexen sowie großflächigen Bauteilen für hohe mechanische Belastungen erreicht werden.

Vorgehensweise
Im Rahmen des Projektes werden die Umformbarkeit der FKV-Sandwich-Halbzeuge und die damit verbundene Bauteilherstellung im Fließpressverfahren erforscht. In einem Fließpress-Werkzeug wird dann die Umformung des Sandwiches und die Anbindung an die Langfaser-Thermoplast-(LFT)-Pressmasse in einem einzigen Zyklus entwickelt und erprobt, sodass ein nicht mehr zu lösender Verbund entsteht. Darüber hinaus soll mit Hilfe des LFT-Materials die Herstellung von Funktionselementen analysiert und konstruktive Gestaltungskonzepte
erarbeitet werden. Ferner bedarf es neu zu entwickelnder Berechnungskonzepte sowohl für die Auslegung des Pressprozesses (Prozesssimulation) als auch für die Auslegung der Strukturbauteile (Struktursimulation). Anhand von ausgewählten Demonstratoren werden die entwickelten Material-, Prozess- und Auslegungskonzepte umgesetzt und deren Industrietauglichkeit geprüft.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die in diesem Projekt angestrebte thermoplastische Sandwich-Technologie bietet aufgrund ihrer Wirtschaftlichkeit insbesondere für hochbelastbare Großserienkomponenten, z. B. im Automobilbereich, ein großes Anwendungspotenzial. Typische Anwendungen könnten beispielsweise Batterieträger für Hybrid- und Elektrofahrzeuge sowie großflächige
Abdeckungen, wie die Motorhaube, sein. Eine Übertragbarkeit der Technologie in den Baubereich für Fassaden-, Gerüstbauelemente und Schalungskomponenten ist darüber hinaus vorstellbar.

• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• ThermHex Waben GmbH
• Weber Fibertech GmbH