Entwicklung von Faser-Metall-Laminaten aus Hybridtextilien (FibMet): Schlussbericht zu IGF-Vorhaben Nr. 19300 N: Berichtszeitraum: 01.02.2017-31.07.2019
Sabrina Jenkel
Entwicklung von Faser-Metall-Laminaten aus Hybridtextilien (FibMet): Schlussbericht zu IGF-Vorhaben Nr. 19300 N: Berichtszeitraum: 01.02.2017-31.07.2019
Sabrina Jenkel
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Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Entwicklung eines wirtschaftlichen Fertigungsverfahrens fur Faser-Metall-Laminate (FML) aus vernahten Halbzeugen im Vakuuminfusionsverfahren sowie der Untersuchung der Laminateigenschaften. Dadurch sollte eine Moeglichkeit geschaffen werden, diese Leichtbauwerkstoffe in breiteren Anwendungsfeldern ausserhalb des Flugzeugbaus einzusetzen. Mithilfe von industriellen Stickmaschinen wurde daher zunachst die Moeglichkeit untersucht, Metallfolien und Glasfasergelege zu einem einfach zu handhabenden Halbzeug zu vernahen. Die Verarbeitbarkeit im textilen Prozess ist dabei abhangig von der gewahlten Metalllegierung. Folien aus unlegiertem Stahl (DC04) mit einer Dicke von 0,1 mm konnten direkt mit der Nahnadel durchstochen und mit dem textilen Halbzeug vernaht werden. Folien aus der auch in kommerziell erhaltlichen FML eingesetzten Aluminiumlegierung (EN AW-2024) mit einer Dicke von 0,4 mm konnten hingegen nicht auf diesem Wege verarbeitet werden und wurden daher vor der Verarbeitung perforiert und anschliessend auf der Stickmaschine positioniert. Nach dem Vernahen wurden die hergestellten Hybrid-Halbzeuge im Vakuuminfusionsverfahren mit der Epoxidharzmatrix durchtrankt und ausgehartet. Die im Rahmen des textilen Prozesses in die Metallfolien eingebrachten Perforationen ermoeglichen dabei die Durchtrankung des Laminats. Durch das Vernahen wird die Anbindung der einzelnen Lagen aneinander verstarkt und die Out-of-Plane-Eigenschaften der hergestellten Laminate groesstenteils erhoeht. Die In-Plane-Eigenschaften werden aufgrund der in das Metall eingebrachten Schadigungen und der erzeugten Faserverschiebungen mit steigender Stichdichte und Perforati-onsgroesse jedoch verringert. Der Nachweis zur Herstellung von FML im beschriebenen Verfahren wurde erbracht. Der Einfluss der Nahparameter im textilen Halbzeug-Herstellungsprozess auf den Infusionsprozess sowie der resultierenden Laminateigenschaften wurde untersucht.
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