TRoPHy2

Thermoplastische, rollgeformte Profile in Hybridbauweise

Motivation und Fragestellung

Karosseriebauweisen mit strukturtragenden, metallischen Profilen erzielen erhebliche Gewichtseinsparungen (Space-Frame-Technologie), stoßen aber materialdichtebedingt an Grenzen. Faserkunststoff-Verbunde (FKV) entfalten ihre extrem hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten besonders bei Belastung in Faserlängsrichtung. Nachteilig für automobile Großserien sind dabei vorrangig der geringe Automatisierungsgrad sowie hohe Materialkosten. Komplexe Verbindungstechniken sowie geringe Schadenstoleranz gegenüber Schlagbeanspruchungen (Impact) stellen weitere Einschränkungen dar. Ein breiter Einsatz von FKV im Automobilbau ist nur mit hohem Automatisierungsgrad sowie werkstoff- und fertigungsgerechtem Design erreichbar. Bisher wird weder das volle Leichtbaupotential ausgenutzt noch konnten FKV-Bauteile zu konkurrenzfähigen Kosten hergestellt werden. Thermoplastische Kunststoffe als Matrices werden wegen ihrer kurzen Prozesszeiten, vergleichsweise geringen Kosten, Schweißbarkeit, nachträglichen Umformbarkeit, chemischen Beständigkeit und Schlagzähigkeit besonders günstig beurteilt. Die Kombination der Materialien Kohlenstofffasern, Thermoplast und Metall zu einem Hybridwerkstoff verspricht ein hohes Potenzial, da jeweils die Vorteile aus allen Werkstoffen in dem Hybrid genutzt werden können. Diese Faserverbund-Metall-Hybridwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix (FHMT) sind Untersuchungsgegenstand des Projektes TRoPHy2.

Projektziele und –inhalte

Im Projekt TRoPHy2 wird eine Pilotanlage entwickelt, gebaut und analysiert, mit der Metallprofile mit Kohlenstofffasern und thermoplastischer Matrix zu einem Hybridprofil hergestellt werden können. Die notwendigen Fertigungsprozesse werden untersucht und validiert, damit zum Projektende ein strukturmechanisch optimiertes, hybrides Strukturbauteil mit der Anlage gefertigt werden kann, welches die Gewichtseinsparpotenziale hybrider Werkstoffe darstellt.