TheSaLab – Grundlagen zur Herstellung von Thermoplast-Sandwichstrukturen mittels laser-basiertem in-situ Thermoplast Automated Fiber Placement.

Die Herstellung von thermoplastischen Sandwichstrukturen mit den gängigen Verfahren ist aktuell auf ebene Bauteile beschränkt. Vereinzelte Ansätze zur Herstellung von dreidimensionalen Strukturen erfordern hochkomplexe Werkzeuge sowie mehrschrittige Fertigungsprozesse und sind zudem auf eine einige festzulegende Form begrenzt. Das Thermoplast Automated Fiber Placement (TAFP) bietet hingegen einen flexiblen Faserverbund-Fertigungsprozess. Für Prozesse, in denen gleichartige Halbzeuge verwendet werden, existiert bereits ein umfassendes Prozessverständnis. Allerdings fehlt Wissen über die Wirkmechanismen und die Ausprägung der optische-thermomechanischen Wechselwirkungen bei der Ablage von anisotropen Tapes auf isotrope Schaumstrukturen. 

Zielsetzung

Das Ziel dieses Projektes ist es, ein grundlegendes Verständnis über die Zusammenhänge der optische-thermomechanischen Wechselwirkungen in der Heiz- und Fügezone bei der Ablage kohlenstofffaserverstärkter thermoplastischer Tapes auf thermoplastischen Schaumkernen mittels laserbasiertem TAFP zu entwickeln.

Vorteile

Durch die Generierung eines grundlegenden Verständnisses wird die Voraussetzung zur Herstellung individuell gekrümmter thermoplastischer Sandwichstrukturen mittels laserbasiertem TAFP geschaffen.

Vorgehen

Hierzu wird in einem ersten Schritt die optische Interaktion der Laserstrahlung mit dem Schaummaterial und den Prepreg-Tapes untersucht und die aus der Reflexions-, Absoptions- und Transmissionscharakteristik der beiden Fügepartner resultierende Leistungsverteilung in der Heizzone in Abhängigkeit der Lasereinstellungen modellbasiert bestimmt. Des Weiteren wird das Schaum- und Konsolidierungsrollenverhalten unter Prozessparametern mechanisch charakterisiert und in Materialmodelle überführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden im Anschluss in ein thermomechanisches Prozessmodell zusammengeführt und validiert.

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Kontaktieren Sie Christopher Schmitt per E-Mail an schmitt@ifw.uni.hannover.de oder telefonisch unter +49 4141 77638 23.