Einstufige Herstellung von Metall-Polymer-Metall-Sandwichstrukturen mit faserverstärktem Kern: Experiment, Modellbildung und Simulation

https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/330043166?context=projekt&task=showDetail&id=330043166&
Bearbeiter:     MSc. Wei Hua
 

Zur Einsparung von Ressourcen durch Verkürzung der Prozesskette wird die einstufige Herstellung von Sandwichbauteilen aus Stahl/GF-verstärktem Polyamid/Stahl mit (lokalen) Verstärkungen untersucht. In der aktuellen Projektphase (Phase I) werden die Grundlagen für die einstufige Herstellung ohne lokale Verstärkungselemente erarbeitet. Neben der Herstellung durch Fügen und Umformen stehen die thermische und mechanische Charakterisierung sowie die Modellierung und Simulation der Eigenschaften im Fokus der Untersuchungen. Herausfordernd ist dabei die Entwicklung eines sicheren, einstufigen thermomechanischen Füge- und Umformprozesses für komplexe, umgeformte Bauteile sowie der Simulation der Prozesskette. Zur Lösung wird dazu einerseits das Werkstoffverhalten der metallischen und polymeren Partner charakterisiert und das Verhalten bei Umformung der gekoppelten Strukturen beschrieben. Andererseits ist ein mikromechanisch motiviertes Materialmodell zu entwickeln. Durch die Verwendung eines neuen numerischen Ansatzes, soll grundsätzlich die Möglichkeit geschaffen werden, Werkstoff- und Bauteilsimulationen bei geänderter Prozessführung für unterschiedliche geometrische Abmessungen und komplexe Strukturen mit verschiedenen Textilien und Faserverbunden durchführen zu können. Ausreichende Validierungsuntersuchungen und der Nachweis der Prognosefähigkeit begleiten das Programm. Die interdisziplinäre Aufgabenstellung des Projektes wird von drei Projektpartnern bearbeitet. Die Arbeitsgruppen des Instituts für Metallurgie (IMET) sowie des Instituts für Polymerwerkstoffe und Kunststofftechnik (PuK) fokussieren ihre Arbeit auf die prozesstechnischen und materialwissenschaftlichen Fragestellungen. Die Arbeitsgruppe Festkörpermechanik des Instituts für Technische Mechanik (ITM) entwickelt mit ihrer Expertise auf dem Gebiet der Modellierung und Simulation die erforderlichen Modelle.

Publikationen

  • Hua W, Fischer T, Harhash M, Ziegmann G, Palkowski H. Study on processing galvanized steel/PA6 sandwich composites by hot-pressing: Influence of interface properties and surface treatment on the adhesion strength. Composite Structures 2020; 236: 111779.
  • Fischer T, Hua W, Palkowski H, Ziegmann G. Influence of the cooling rate on the adhesive properties of polyamide-6-galvanized-steel-hybrids in a one-step forming process: In: ICCM22 2019. Melbourne, VIC: Engineers Australia, 2019: 4491-4501. Online address:
    https://search.informit.com.au/documentSummary;res=IELENG;dn=888872965252098