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Schwarz-Silber: Bauweisen für CFK-Al-Übergangsstrukturen im Leichtbau


DAS PROBLEM


Im Automobilbau und auch in der Luft- und Raumfahrt haben Leichtbaukonstruktionen einen hohen Stellenwert. Mit der Kombination unterschiedlicher Materialien können ein geringes Gewicht sowie die erforderliche Belastbarkeit erreicht werden. Um die Eigenschaften eingesetzter Materialien optimal aufeinander abzustimmen sind Hybridbauteile notwendig, die aus Metall und Faserverbundlaminat bestehen und die Vorteile der jeweiligen Materialien vereinen können.  
Derzeit werden Metalle und Faserverbundstrukturen in der Regel durch adhäsive (Kleben) oder mechanische Verfahren (bspw. Nieten) gefügt. Bei beiden Verbindungsarten wirken sich das überlappende Fügen der beiden Werkstoffe nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften, auf Gewicht und Bauhöhe des integralen Bauteils aus. Insbesondere bei der Werkstoffpaarung Aluminium – Kohlenstofffaser tritt eine hohe Anfälligkeit für Kontaktkorrosion auf.


DIE LÖSUNG

Die Bremer DFG-Forschergruppe „Schwarz-Silber“ hat mehrere Verfahren entwickelt, um Aluminium mit einem Faserverbundlaminat (Kohlenstofffaser) platz- und gewichtssparend zu fügen. Der Übergang zwischen den Werkstoffen erfolgt in einer Übergangszone, in der Titan als Übergangswerkstoff eingesetzt wird. Wird das Titan als Schlaufe mit dem Aluminium verschweißt, können Faserrovings durch die Schlaufen geführt werden und im Anschluss mit einer Harzmatrix in die Endform gebracht werden. Ein weiteres Verfahren stellt ein Verbund aus Titan- und Faserlaminaten her, so dass metallseitig ein Verschweißen und faserseitig eine Laminierung möglich sind. Die Erfindung wird in einem geförderten Forschungsprojekt weiterentwickelt und angewendet. Die Herstellung im Labormaßstab ist erfolgreich, so dass derzeit Werkstoffprüfungen stattfinden.


VORTEILE
  • Übertragung sehr hoher Lasten möglich
  • Deutlich reduzierter Bauraum im Vergleich zu Klebeverbindungen (keine Aufdickungen)
  • Stabilität ohne Verstärkungslagen
  • Keine Kontaktkorrosion
  • Ausnutzung unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften im Materialmix
  • Wirtschaftliche Umsetzung und Skalierung möglich


NUTZEN

  • Reduktion des Gewichtes führt in den Anwendungsfeldern der Luft- und Raumfahrt sowie im Automobilbau zu einem geringeren Energieverbrauch


    

ANWENDUNGSBEREICH

Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie

SCHLÜSSELWÖRTER

Hybridbauteil, CFK-Aluminium Verbundbauteil, Leichtbau

SCHUTZRECHTE

DE 10 2008 047 333 B4,
US 8 722 201 B2

ANGEBOT

Lizenzierung, Kooperation und Weiterentwicklung

EINE ERFINDUNG VON

Faserinstitut Bremen e.V., BIAS Bremer Institut für angewandte Strahltechnik, IWT - Leibnitz-Institut für Werkstofforientierte Technologien

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FÜR DIESEN BEREICH BIN ICH IHR ANSPRECHPARTNER.

Wolfgang Vogt, Dipl.-Ing. (FH), Innovationsmanager

Tel.: +49 421 96007-18, wolfgang.vogt@innowi.de