Skip to main content
main-content
Top

Hint

Swipe to navigate through the chapters of this book

Published in:
Cover of the book

2021 | OriginalPaper | Chapter

1. Einführung in intrinsische Hybridverbunde

Authors: Jürgen Fleischer, Sven Coutandin, Jonas Nieschlag

Published in: Intrinsische Hybridverbunde für Leichtbautragstrukturen

Publisher: Springer Berlin Heidelberg

share
SHARE

Zusammenfassung

Der Einsatz von Leichtbautragstrukturen bietet heutzutage die Möglichkeit eine signifikante Gewichtsreduzierung zu realisieren. Die optimale Gesamtstruktur besteht dabei aus einer hybriden Werkstoffkombination, dem sogenannten Multi-Material-Design. Der Ansatz der Hybridisierung von Strukturkomponenten rückt somit immer stärker in den Vordergrund und kann grundsätzlich nach zwei unterschiedlichen Methoden erfolgen. Zum einen können zwei Bauteile aus FVK und Metall durch nachgeschaltete Fügeprozesse, wie beispielsweise Nieten, Schrauben oder Kleben, gefügt werden. Nachteil dieses Ansatzes ist neben dem Aufwand für den Fügeprozess die zusätzliche Masse, durch die das Leichtbaupotential nicht vollkommen ausgeschöpft werden kann. Zum anderen besteht die Möglichkeit der Herstellung des Hybridverbunds in einem einstufigen Prozess, wobei die Verbindung der verschiedenen Materialien im Ur- oder Umformprozess ohne einen nachfolgenden Fügeschritt erfolgt. Das entstehende Bauteil wird als intrinsisches Hybrid bezeichnet. In diesem Kapitel wird auf die neuen Gestaltungsmöglichkeiten, aber auch auf die entstehenden Herausforderungen bei der Prüfung, Simulation und Herstellung von intrinsischen Hybridverbunden eingegangen.
Literature
1.
go back to reference Bagnoli F, Bernabei M, Figueroa-Gordon D et al (2009) The response of aluminium/GLARE hybrid materials to impact and to in-plane fatigue. Mater Sci Eng: A 523:118–124 CrossRef Bagnoli F, Bernabei M, Figueroa-Gordon D et al (2009) The response of aluminium/GLARE hybrid materials to impact and to in-plane fatigue. Mater Sci Eng: A 523:118–124 CrossRef
2.
go back to reference Ballier F, Schwennen J, Berkmann J et al (2015) The hybrid RTM process chain: automated insertion of load introducing elements during subpreform assembling. In: Applied mechanics and materials. Trans Tech Publications, Zurich, S 312–319 Ballier F, Schwennen J, Berkmann J et al (2015) The hybrid RTM process chain: automated insertion of load introducing elements during subpreform assembling. In: Applied mechanics and materials. Trans Tech Publications, Zurich, S 312–319
3.
go back to reference Barfuss D, Grützner R, Hirsch F et al (2018) Multi-scale structuring for thermoplastic-metal contour joints of hollow profiles. Prod Eng 12:229–238 CrossRef Barfuss D, Grützner R, Hirsch F et al (2018) Multi-scale structuring for thermoplastic-metal contour joints of hollow profiles. Prod Eng 12:229–238 CrossRef
4.
go back to reference Bergsma OK (1995) Three dimensional simulation of fabric draping: development and application. In: Proceedings of the Ninth International Conference on Composite Materials. Whistler, S 12–16 Bergsma OK (1995) Three dimensional simulation of fabric draping: development and application. In: Proceedings of the Ninth International Conference on Composite Materials. Whistler, S 12–16
5.
go back to reference Borouchaki H, Cherouat A (2003) Geometrical draping of composite fabrics. Comptes Rendus Mecanique 331:437–442 CrossRef Borouchaki H, Cherouat A (2003) Geometrical draping of composite fabrics. Comptes Rendus Mecanique 331:437–442 CrossRef
6.
go back to reference Burger U (2010) Impactverhalten von hybriden Verbundwerkstoffen mit metallischem Ringgeflecht. Doctoral Thesis, Technische Universität Berlin Institut für Luft- und Raumfahrt Burger U (2010) Impactverhalten von hybriden Verbundwerkstoffen mit metallischem Ringgeflecht. Doctoral Thesis, Technische Universität Berlin Institut für Luft- und Raumfahrt
7.
go back to reference Camanho PP, Matthews FL (2000) Bonded metallic inserts for bolted joints in composite laminates. Proc Institut Mech Eng, Part L: J Mater Des Appl 214:33–40 CrossRef Camanho PP, Matthews FL (2000) Bonded metallic inserts for bolted joints in composite laminates. Proc Institut Mech Eng, Part L: J Mater Des Appl 214:33–40 CrossRef
8.
go back to reference Castro JM, Macosko CW (1982) Studies of mold filling and curing in the reaction injection molding process. AICHE J 28:250–260 CrossRef Castro JM, Macosko CW (1982) Studies of mold filling and curing in the reaction injection molding process. AICHE J 28:250–260 CrossRef
9.
go back to reference Chatzigeorgiou L, Feiler M, Aoki R (2003) Machbarkeitsstudie zum Prozessmonitoring von Vakuuminfusionsverfahren mittels Lockin Thermografie. Thermografie-Kolloquium, Stuttgart Chatzigeorgiou L, Feiler M, Aoki R (2003) Machbarkeitsstudie zum Prozessmonitoring von Vakuuminfusionsverfahren mittels Lockin Thermografie. Thermografie-Kolloquium, Stuttgart
10.
go back to reference Coutandin S, Brandt D, Heinemann P et al (2018) Influence of punch sequence and prediction of wrinkling in textile forming with a multi-punch tool. Prod Eng Res Devel 12:779–788 CrossRef Coutandin S, Brandt D, Heinemann P et al (2018) Influence of punch sequence and prediction of wrinkling in textile forming with a multi-punch tool. Prod Eng Res Devel 12:779–788 CrossRef
11.
go back to reference Dietrich S, Kuppinger J, Elsner P et al (2010) Small mass impact testing of sandwich structures. Mater Test 52:765–770 CrossRef Dietrich S, Kuppinger J, Elsner P et al (2010) Small mass impact testing of sandwich structures. Mater Test 52:765–770 CrossRef
12.
go back to reference Djokic D, Johnston A, Rogers A et al (2002) Residual stress development during the composite patch bonding process: measurement and modeling. Compos Part A: Appl Sci Manuf 33:277–288 CrossRef Djokic D, Johnston A, Rogers A et al (2002) Residual stress development during the composite patch bonding process: measurement and modeling. Compos Part A: Appl Sci Manuf 33:277–288 CrossRef
13.
go back to reference Elter A (2015) Hochbelastbare, reibkraftschlüssige Krafteinleitungen für Faser-Kunststoff-Verbunde auf Basis strukturierter Oberflächen: Grundlagen, Untersuchungen, Anwendungen und Auslegungsempfehlungen. Shaker, Aachen Elter A (2015) Hochbelastbare, reibkraftschlüssige Krafteinleitungen für Faser-Kunststoff-Verbunde auf Basis strukturierter Oberflächen: Grundlagen, Untersuchungen, Anwendungen und Auslegungsempfehlungen. Shaker, Aachen
15.
go back to reference Fischer T, Schürmann H (Hrsg) (2005) Der Pressverband als Krafteinleitungs-Element in Faser-Kunststoff-Verbund-Wellen. In: 11. Nationales Symposium SAMPE Deutschland eV. Darmstadt Fischer T, Schürmann H (Hrsg) (2005) Der Pressverband als Krafteinleitungs-Element in Faser-Kunststoff-Verbund-Wellen. In: 11. Nationales Symposium SAMPE Deutschland eV. Darmstadt
16.
go back to reference Fleischer J, Koch S-F, Coutandin S (2015) Manufacturing of polygon fiber reinforced plastic profiles by rotational molding and intrinsic hybridization. Prod Eng 9:317–328 CrossRef Fleischer J, Koch S-F, Coutandin S (2015) Manufacturing of polygon fiber reinforced plastic profiles by rotational molding and intrinsic hybridization. Prod Eng 9:317–328 CrossRef
17.
go back to reference Fleischer J, Teti R, Lanza G et al (2018) Composite materials parts manufacturing. CIRP Ann 67:603–626 CrossRef Fleischer J, Teti R, Lanza G et al (2018) Composite materials parts manufacturing. CIRP Ann 67:603–626 CrossRef
18.
go back to reference Galantucci LM, Gravina A, Chita G et al (1996) Surface treatment for adhesive-bonded joints by excimer laser. Compos Part A: Appl Sci Manuf 27:1041–1049 CrossRef Galantucci LM, Gravina A, Chita G et al (1996) Surface treatment for adhesive-bonded joints by excimer laser. Compos Part A: Appl Sci Manuf 27:1041–1049 CrossRef
19.
go back to reference Hopmann C, Fecher ML, Linnemann L et al (2013) Vergleich der Eigenschaften von Onserts und Inserts für eine Großserienfertigung von FVK-Strukturbauteilen. Kunststofftechnik 9:178–206 Hopmann C, Fecher ML, Linnemann L et al (2013) Vergleich der Eigenschaften von Onserts und Inserts für eine Großserienfertigung von FVK-Strukturbauteilen. Kunststofftechnik 9:178–206
20.
go back to reference Hufenbach W, Kroll L, Gude M et al (2006) Beanspruchungsgerechte Krafteinleitungen für Luftfahrt-Hydraulikaktuatoren in Faserverbund-Leichtbauweise. Konstruktion 58:71–74 Hufenbach W, Kroll L, Gude M et al (2006) Beanspruchungsgerechte Krafteinleitungen für Luftfahrt-Hydraulikaktuatoren in Faserverbund-Leichtbauweise. Konstruktion 58:71–74
21.
go back to reference Ikegami K, Takeshita T, Matsuo K et al (1990) Strength of adhesively bonded scarf joints between glass fibre-reinforced plastics and metals. Int J Adhes Adhes 10:199–206 CrossRef Ikegami K, Takeshita T, Matsuo K et al (1990) Strength of adhesively bonded scarf joints between glass fibre-reinforced plastics and metals. Int J Adhes Adhes 10:199–206 CrossRef
22.
go back to reference Kamal SS (1973) Kinetics and thermal characterization of thermoset cure. Polym Eng Sci 13:59–64 CrossRef Kamal SS (1973) Kinetics and thermal characterization of thermoset cure. Polym Eng Sci 13:59–64 CrossRef
23.
go back to reference Kradinov V, Madenci E, Ambur DR (2005) Bolted lap joints of laminates with varying thickness and metallic inserts. Compos Struct 68:75–85 CrossRef Kradinov V, Madenci E, Ambur DR (2005) Bolted lap joints of laminates with varying thickness and metallic inserts. Compos Struct 68:75–85 CrossRef
24.
go back to reference Kuang KSC, Cantwell WJ, Zhang L et al (2005) Damage monitoring in aluminum-foam sandwich structures based on thermoplastic fibre-metal laminates using fibre Bragg gratings. Compos Sci Technol 65:1800–1807 CrossRef Kuang KSC, Cantwell WJ, Zhang L et al (2005) Damage monitoring in aluminum-foam sandwich structures based on thermoplastic fibre-metal laminates using fibre Bragg gratings. Compos Sci Technol 65:1800–1807 CrossRef
25.
go back to reference Kweon J-H, Jung J-W, Kim T-H et al (2006) Failure of carbon composite-to-aluminum joints with combined mechanical fastening and adhesive bonding. Compos Struct 75:192–198 CrossRef Kweon J-H, Jung J-W, Kim T-H et al (2006) Failure of carbon composite-to-aluminum joints with combined mechanical fastening and adhesive bonding. Compos Struct 75:192–198 CrossRef
26.
go back to reference Lauter C, Frantz M, Tröster T (2011) Großserientaugliche herstellung von hybridwerkstoffen durch prepregpressen. Lightweight Design 4:48–54 CrossRef Lauter C, Frantz M, Tröster T (2011) Großserientaugliche herstellung von hybridwerkstoffen durch prepregpressen. Lightweight Design 4:48–54 CrossRef
27.
go back to reference Mayr G, Plank B, Sekelja J et al (2011) Active thermography as a quantitative method for non-destructive evaluation of porous carbon fiber reinforced polymers. NDT & E Int 44:537–543 CrossRef Mayr G, Plank B, Sekelja J et al (2011) Active thermography as a quantitative method for non-destructive evaluation of porous carbon fiber reinforced polymers. NDT & E Int 44:537–543 CrossRef
28.
go back to reference Neitzel M, Mitschang P, Beresheim G (Hrsg) (2004) Handbuch Verbundwerkstoffe. Werkstoffe, Verarbeitung, Anwendung. Hanser, München Neitzel M, Mitschang P, Beresheim G (Hrsg) (2004) Handbuch Verbundwerkstoffe. Werkstoffe, Verarbeitung, Anwendung. Hanser, München
29.
go back to reference Park SW, Kim HS (2006) Optimum design of the co-cured double lap joint composed of aluminum and carbon epoxy composite. Compos Struct 75:289–297 CrossRef Park SW, Kim HS (2006) Optimum design of the co-cured double lap joint composed of aluminum and carbon epoxy composite. Compos Struct 75:289–297 CrossRef
30.
go back to reference Puck A (1996) Festigkeitsanalyse von Faser-Matrix-Laminaten: Modelle für die Praxis. Hanser, München Puck A (1996) Festigkeitsanalyse von Faser-Matrix-Laminaten: Modelle für die Praxis. Hanser, München
32.
go back to reference Roth S, Warnck M, Coutandin S et al (2019) Herstellung punktschweißbarer CFK-Metall-Bauteile im RTM-Prozess. Lightweight Design 12:18–23 CrossRef Roth S, Warnck M, Coutandin S et al (2019) Herstellung punktschweißbarer CFK-Metall-Bauteile im RTM-Prozess. Lightweight Design 12:18–23 CrossRef
33.
go back to reference Schmitt R, Pfeifer T, Mersmann C et al (2008) A method for the automated positioning and alignment of fibre-reinforced plastic structures based on machine vision. CIRP Annals 57:501–504 CrossRef Schmitt R, Pfeifer T, Mersmann C et al (2008) A method for the automated positioning and alignment of fibre-reinforced plastic structures based on machine vision. CIRP Annals 57:501–504 CrossRef
34.
go back to reference Schürmann H (2007) Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden, 2., bearb. u. erw. Aufl. VDI-Buch. Springer, Berlin/Heidelberg Schürmann H (2007) Konstruieren mit Faser-Kunststoff-Verbunden, 2., bearb. u. erw. Aufl. VDI-Buch. Springer, Berlin/Heidelberg
35.
go back to reference Ucsnik S, Scheerer M, Zaremba S et al (2010) Experimental investigation of a novel hybrid metal–composite joining technology. Compos Part A: Appl Sci Manuf 41:369–374 CrossRef Ucsnik S, Scheerer M, Zaremba S et al (2010) Experimental investigation of a novel hybrid metal–composite joining technology. Compos Part A: Appl Sci Manuf 41:369–374 CrossRef
36.
go back to reference Wang W-X, Takao Y, Matsubara T Galvanic corrosion-resistant carbon fiber metal laminates. In: Proceedings of the 16th international conference on composite materials. Kyoto, S 8–13 Wang W-X, Takao Y, Matsubara T Galvanic corrosion-resistant carbon fiber metal laminates. In: Proceedings of the 16th international conference on composite materials. Kyoto, S 8–13
Metadata
Title
Einführung in intrinsische Hybridverbunde
Authors
Jürgen Fleischer
Sven Coutandin
Jonas Nieschlag
Copyright Year
2021
Publisher
Springer Berlin Heidelberg
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-662-62833-1_1

Premium Partners