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7. Ingolstädter Leichtbausymposium

Fügen ist Teufelswerk – aber der Schlüssel zum Leichtbau

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Dies stelle natürlich auch an die Verbindungstechnik hohe Anforderungen. Dabei spricht er sich für mechanische, kalte Verfahren aus, die kein Erhitzen von Werkzeugen beziehungsweise Bauteilen erfordern und so einfacher und kostensparend in der Serienproduktion eingesetzt werden können. So kämen beispielsweise bei einer Aluminium-intensiven Mischbauweise wie beim Audi TT Coupé, u.a. verstärkt Hohlstanznieten, Flow drill Schrauben (FDS) oder auch das Clinchen neben dem Strukturkleben zum Einsatz. Die Gewichtseinsparung gegenüber einer vergleichbaren Stahlkarosserie belaufe sich hier auf circa. 100 Kg. In Zukunft müssten neue Füge- und Aufbaukonzepte sowie neue Technologien zum flexiblen Verbinden verschiedenster Materialien im Materialmix entwickelt werden.

Neue Leichtbau-Materialien

Eine große Bandbreite an Forschungsansätzen und -projekten zur Entwicklung von neuen Leichtbau-Materialien und entsprechenden Fügeverfahren zeigten die weiteren Referenten: So stellte Tobias Joppich, Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT, das hohe Leichtbau-Potenzial von thermoplastischen UD-Tapes vor. Auf Basis von Kunststoff als thermoplastische Matrixmaterialien sowie der Einbettung von Fasern wie Glas oder Carbon werden mit Tapes Gelege erstellt. Bauteile können so flexibel geformt und auf lokal unterschiedliche Belastungen ausgelegt werden. Das wirtschaftliche Optimum bezüglich Verschnitt und Legezeit lasse sich bauteilspezifisch über die Tapebreite einstellen. Automatisiertes Thermoplast-Tapelegen und Umformung maßgeschneiderter Gewebe seinen bereits möglich, eine Prozessoptimierung gerade für die Serienproduktion allerdings nötig.

Kein Traum: Aluminium-Schaum

Mit neuartigen Fügesystemen unter Ausnutzung thermoplastspezifischer Werkstoffeigenschaften in Faserverbundstrukturen befasste sich Juliane Troschitz von der TU Dresden. Sie zeigte beispielsweise, dass bei Bolzenlöchern, die mit einem erwärmten Dorn in thermoplastische Materialien getrieben werden, lasttragende Fasern nicht durchtrennt, sondern seitlich verschoben werden. Dadurch steigt die Stabilität deutlich. Auch das Warmumformen und Verschweißen von Faserverbundmaterialien, das thermoaktiviertes Verstiften mit heißen Pins in Laminat sowie Thermoclinchen seien Verfahren bei denen die Integration in Fertigungsprozessketten möglich sei.

Die positiven Eigenschaften von Aluminiumschaum zeigte Claudia Drebenstedt (Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU, Chemnitz): er ist leicht und dabei biegesteif, energieabsorbierend und recyclebar. Je nach Materialkombination könne man das Material, kleben, anschäumen oder sogar schweißen. Das Potenzial des Materials wurde bereits in einem Forschungsprojekt gezeigt, in dem der Triebkopf eines Hochgeschwindigkeitszuges aus Aluminiumschaum-Verbund hergestellt wurde.

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