EnTraHyb

Entwicklung eines lasttragenden und crashrelevanten Metall-GFK-Karosserieteils

Im Projekt EnTraHyb wird in Kooperation des Fraunhofer Projektzentrums Wolfsburg und der Technischen Universität Braunschweig eine tragende, crashrelevante Metall-FVK-Baugruppe für PKW entwickelt. Dabei werden Glasfaserhalbzeuge als Übergangsstruktur zwischen einem Aluminium-Gussknoten und einem im Spritzguss sowie Heißpressverfahren hergestellten thermoplastischen Faserverbundwerkstoff zu einer kraftflussgerechten hybriden Demonstratorstruktur verarbeitet.

© Fraunhofer IFAM

CAD Model des hybriden Demonstrators

© Fraunhofer IFAM

Gegossenes Aluminiumteil der hybriden Struktur

Durch steigende Anforderungen im Karosseriebau gelten Faserverbundwerkstoffe für Strukturbauteile zunehmend als richtungsweisend. Der Multi-Material-Mix mit konventionellen Werkstoffen und Faserverbundwerkstoffen ermöglicht ein hohes Leichtbaupotenzial. Um dieses Potenzial vollständig ausschöpfen zu können, sind neue Prozess-Technologien erforderlich.

Zur Herstellung der Demonstratorstruktur werden Glasfaserhalbzeuge in einen Gussknoten integriert und im Niederdruck-Gießprozess partiell von der Schmelze abgeschirmt. In einem Folgeprozessschritt werden die nichtinfiltrierten Faserhalbzeuge mit thermoplastischen Halbzeugen im Heißpressverfahren umgeformt und zu einem Faserverbundwerkstoff konsolidiert. Die Übergangszone zwischen dem Aluminiumguss und dem Faserverbundwerkstoff wird in einem dritten Prozessschritt im Spritzgießverfahren verschlossen und gleichzeitig eine Rippenstruktur auf das Hybridbauteil aufgebracht. Die nichtinfiltrierten Faserhalbzeuge im Übergangsbereich werden dabei mit Kunststoff infiltriert. Um die seriennahe Umsetzbarkeit zu erfüllen, erfolgt parallel die Untersuchung automatisierbarer Prozessabläufe.

Begleitet wird das Projekt von einer simulationsgestützen Untersuchung des Versagensverhaltens und der mechanischen Werkstoffprüfung der Hybridstrukturen. Zur Abbildung des gesamten Lebenszyklus wird die Rezyklierbarkeit der Hybridbauteile untersucht.

Schwerpunkte des Projekts EnTraHyb sind:

-    Neuartige Prozessroute zur Herstellung von Hybridbauteilen bestehend aus Aluminiumgusskomponenten und Faserverbundwerkstoffen

-    Gussknoten im Aluminium-Niederdruckguss mit integrierten Faserstrukturen

-    Spritzguss mit Polyamid 6 zur Erzeugung einer Übergangsstruktur mit gleichzeitiger Faserinfiltration

-    Heißpressen und endkonturnahes Umformen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen (Organoblech)

-    Entwicklung eines integralen, kraftflussgerechten Materialübergangs

-    Simulation des Versagensverhaltens von Hybridverbunden und Geometrieoptimierung

Das Projekt wird vom Land Niedersachsen (Fördernummer VWZN2990) gefördert.