Werkstofflicher Ansatz zum adhäsiv-basierten Fügen für hochflexible TPE-Organobleche als Verstärkungsstruktur

Die absehbare Endlichkeit von fossilen Energieträgern, die zum Großteil unsere Verkehrsleistung ermöglichen, erfordert ein Überdenken der Fahrzeugkonzepte, Antriebe und Energieträger. Um eine signifikante Senkung des Fahrzeuggewichts zu erreichen, müssen neue Wege bei der Strukturauslegung und dem Werkstoffeinsatz gegangen werden. Zu diesen neuen Werkstoffen zählen auch die faserverstärkten Elastomere. Durch eine partielle lastgerechte Verstärkung wird eine Überdimensionierung von Bauteilen vermieden und so bei gleicher Performance Ressourcen gespart. Die aktuellen Verstärkungsstukturen sind genau auf das jeweilige Bauteil zugeschnitten. Daraus resultiert, dass für verschiedene Verstärkungsstrukturen immer wieder neue verstärkungsgeometriespezifische Werkzeuge oder Werkzeugteile gefertigt werden müssen.
Der werkstoffliche Ansatz zum adhäsiv basierten Fügen von hochflexiblen TPE-Organoblechen als Verstärkungsstruktur setzt genau an diesem Punkt an. Durch eine flexible TPE-Matrix und eine belastungsspezifische Faserorientierung weisen die Verstärkungspatches eine hohe Flexibilität und ein hohes Maß an Anschmiegvermögen bei gleichzeitig hoher Festigkeit in Belastungsrichtung auf. Das adhäsiv basierte Fügen verbindet das Patch vollflächig mit der zu verstärkenden Geometrie. Aufgrund dieser Eigenschaften werden geometriespezifische Werkzeuge zur Verstärkungsherstellung nicht mehr benötigt. Die Verstärkungswirkung des Patches hat in ersten Untersuchungen zu einer Verdoppelung der Biegefestigkeit von Probekörpern geführt. In dem hier beantragten Projekt steht das adhäsiv basierte Fügen des Patches im Vordergrund. Durch unterschiedliche Untersuchungen zum Patchaufbau, der Oberflächenvorbehandlung und den Klebparametern werden die Zusammenhänge der einzelnen Einflussfaktoren analysiert und abschließend an einem Demonstrator validiert. Abschließend wird eine Empfehlung zur Verwendung des Patches unter verschiedenen Belastungsarten erarbeitet.