Teilprojekt A5

Thermo-mechanischer Umformprozess eigenverstärkter thermoplastischer Gradientenwerkstoffe

Forschungsstelle

Institut für Werkstofftechnik

Fachgebiet Kunststoff- und Recyclingtechnik (IfW-KR)

Universität Kassel

Teilprojektleiter

Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Andrzej K. Bledzki

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. Angela Ries

Institut für Werkstofftechnik
Fachgebiet Kunststoff- und Recyclingtechnik (IfW-KR)
Universität Kassel
Mönchebergstraße 3
34125 Kassel

Tel.: 0561/804 -3992
E-mail: angela.ries(at)uni-kassel.de

Wissenschaftliche Zielsetzung

Eigenverstärkte Polymerwerkstoffe basieren auf einer Verstreckung und Orientierung der Makromoleküle durch Festphasen- oder Schmelzedeformation. Auf makromolekularer Ebene hochverstreckte thermoplastische Bändchen (z.B. Polypropylen) werden dabei in eine gleichartige Matrix eingebettet und erzielen einen Verstärkungseffekt, ohne Fremdmaterialien zu implementieren (Bild A5-1). Mittels einer komplexen thermo-mechanischen Kopplung der Heißpress- und Umformparameter sollen die erzielbaren Materialeigenschaften lokal differenziert eingestellt werden.

: Bild A5-1: Morphologie eines heißkompaktierten eigenverstärkten Monocomposite-Laminats aus Polypropylen

Diese Gradierung erlaubt eine zusätzliche Funktionsintegration und somit den Einsatz eigenverstärkter Faserverbunde auch in komplexen, semistrukturellen Baugruppen. Dadurch werden mehrdimensionale Umformgeometrien unter Berücksichtigung der für eigenverstärkte Monoverbunde charakteristischen Prozess- und Werkzeugparameter (Bild A5-2) ermöglicht. Hieraus resultieren folgende Forschungsaktivitäten:

· Entwicklung gezielt gradierter Monocomposite-Verbundsysteme im Heißpress- und Umformprozess

· Identifikation geeigneter Werkstoffparameter zur Bewertung der Gradierungsgüte

· Identifikation und Optimierung gradierungsrelevanter thermo-mechanischer Prozessgrößen beim Umformen

Zielsetzung ist die Implementierung prozessinduzierter lokal differenzierter Werkstoffeigenschaften in komplexe Bauteilgeometrien im Umformprozess.

: Bild A5-2: Entwicklung eines experimentellen Umformwerkzeugs zur Fertigung einer Referenzgeometrie