Der Einsatz thermoplastischer Polymere als Matrixwerkstoff in Faserverbundwerkstoffen bietet im Vergleich zu den vorherrschend duroplastischen Matrices die Wiederaufschmelzbarkeit des Materials als besonderen Vorteil. Neben der Substitution arbeitsaufwändiger Nietverbindungen durch eine stoffschlüssige Verbindung bietet sich zusätzlich die Fertigung großer Bauteile durch das Fügen von leichter zu handhabenden Subkomponenten an. Der Stoffschluss wird hierbei durch Erwärmung der zu fügenden Komponenten bis zum Aufschmelzen der thermoplastischen Matrix bei zeitgleich anliegendem Anpressdruck erreicht.
Am Zentrum für Leichtbauproduktionstechnologie des DLR in Stade wird die automatisierte, induktive Verschweißung von kohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten (CFRTP) in Zusammenarbeit mit der COBES GmbH untersucht. Die induktive Verschweißung macht sich die elektrische Leitfähigkeit der Kohlenstoffaser zunutze. Durch ein angelegtes magnetisches Wechselfeld werden in der Faserverstärkung des Werkstoffs Wirbelströme induziert, welche zu einer lokalen Aufheizung des Bauteils führen. Die Wärme entsteht direkt im Bauteil, muss also nicht von außen übertragen werden.
Ziel ist die Bestimmung des Prozessfensters und Automatisierung der induktiven Verschweißung verschiedener kohlenstofffaserverstärkter Hochleistungsthermoplaste, sowie die Sicherung der Schweißnahtqualität durch Auswahl geeigneter Sensorik und Integration einer Inline-Qualitätssicherung in den automatisierten Schweißprozess.
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
Niklas Menke · E-Mail: niklas.menke@dlr.de · DLR.de
