Kunststoff-Metall-Verbund in einem Schritt produzieren

Konturverbindung mit Formschluss für einen Faser-Thermoplast-Verbund. (Bildquelle: Fraunhofer IWU)

Im dem Tape-Flechtverfahren werden vorkonsolidierte Faser-Thermoplast-Halbzeuge, sogenannte Tapes, zu geflochtenen Tape-Preforms verarbeitet. Anschließend verdichten ein Schlauchblas-Integral-Verfahren diese Preforms und fügt sie mit einem konturierten metallischen Lasteinleitungselement. Durch die vorkonsolidierter Tape-Halbzeuge mit thermoplastischer Matrix entfällt der aufwendige Schritt des Faserimprägnierens, wodurch sich die Prozesszeit gegenüber dem konventionellen Schlauchblasverfahren mit unverdichteten Halbzeugen verkürzt. Zudem ermöglichen die Tape-Preforms verbesserte mechanische Eigenschaften, eine genauere Faserausrichtung sowie eine geringere Faserschädigung bei der Produktion. Die Fertigung der mehrskalig strukturierten Aluminium-Lasteinleitungselemente erfolgt in einem serienfähigen zweiphasigen Hochdruck-Umformverfahren. Im ersten Umformschritt wird zunächst eine Mikro- und Mesostrukturierung auf die Innenseite des Lasteinleitungselements geprägt, bevor in einem zweiten Schritt die Produktion der Makrokontur erfolgt. Die Herstellung des Hybridverbundes erfolgt in einem modularen Formwerkzeug, in das das Lasteinleitungselement als Formwerkzeug integriert ist. Eine Kombination aus Induktion und Infrarot erwärmt das Preform und das Werkzeug, was Zykluszeiten unter 90 Sekunden ermöglicht.