@techreport{KrollNendelSeidlitzetal., author = {Kroll, Lothar and Nendel, Wolfgang and Seidlitz, Holger and Gerstenberger, Colin and Osiecki, Tomasz}, title = {Bauweisenkonzepte und Auslegung von Krafteinleitungsbereichen bei Hybridstrukturen aus Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden im Fahrzeugbau}, publisher = {Europ{\"a}ische Forschungsgesellschaft f{\"u}r Blechverarbeitung e.V.}, address = {Hannover}, isbn = {978-3-86776-463-6}, pages = {170, XIV}, abstract = {Als Teil des DFG/AiF-Clusters „Großserientaugliche Prozessketten f{\"u}r hochintegrierte Bauteile aus hybriden Faser-Kunststoff / Metall-Verbunden" erfolgte im AiF-Projekt 17688 BR/1 die methodische Entwicklung von großserientauglichen Bauweisenkonzepten f{\"u}r Hybridstrukturen aus thermoplastbasierten Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden (FK/M-Verbunden) im Fahrzeugbau sowie die Erarbeitung von belastungsgerechten Krafteinlei-tungsbereichen zur Integration der neuartigen Bauteile in metallische Strukturen. Die Pro-jektergebnisse wurden in Form von drei generischen Technologiedemonstratoren am Beispiel von hybriden Pkw-Dachquertr{\"a}gern veranschaulicht. Dabei wurden zwei Demonstratoren aus FK/M-Verbunden mit Stahl- (HC220Y+ZE, t = 0,25 mm) bzw. Aluminiumdeckschichten (EN AW 5182, t = 0,2 mm) und ein Faser-Kunststoff-Verbund-Dachquertr{\"a}ger (Kohlenstofffaserverst{\"a}rktes Polyamid 6) mit metallischen Lasteinleitungselementen (HC260LAD+Z100 bzw. AA5754-W, t = 1,0 mm) konzipiert. Im Vergleich zu einer Referenzgeometrie in Stahlbauweise (t = 1,0 mm) konnte bei ver-gleichbaren Steifigkeitseigenschaften eine Masseeinsparung von bis zu 55\% mit FK/M-Verbunden und etwa 64\% in Faser-Kunststoff-Verbundbauweise prognostiziert werden. Die simulativ ermittelten Ergebnisse werden in Teilprojekt 5 des Clusters experimentell validiert. Im Hinblick auf eine werkstoffgerechte Anbindung der stark anisotropen Bauteile an metallische Grundstrukturen wurden Untersuchungen zum Thermomechanischen Ausformf{\"u}geverfahren (TAF) und dem Kleben mittels 2K-Epoxid- und 2K-Polyurethanklebstoffen durchgef{\"u}hrt. Anders als bei etablierten Verfahren aus dem Metallbau, wie dem Nieten, Clinchen oder Schrauben, die auf spanend gebohrten Durchgangsl{\"o}chern im Faser-Kunststoff-Verbund oder F{\"u}geelementen mit Schneidanteil basieren, findet bei den untersuchten Verfahren keine Sch{\"a}digung der Faserstruktur statt. Die Ergebnisse aus Kopf- und Scherzugversuchen nach DIN EN ISO 14272 und DIN EN ISO 14273 zeigen eine prinzipielle Eignung des TAF-Verfahrens, sowohl f{\"u}r die Verbindung von FK/M-Hybridlaminaten, als auch FKV mit Metall. In Zugscherpr{\"u}fungen nach DIN EN 1465 wurde der Einfluss verschiedener Vorbehandlungsmaßnahmen auf die Haftfestigkeit der geklebten Zugscherproben ermittelt. Dabei erwies sich insbesondere die Kombination aus Korundstrahlen und Beflammen mittels Flammenpyrolyse als zielf{\"u}hrend. Nach Ermittlung der ben{\"o}tigten Kennwerte wurde eine Simulations- und Auslegungsstrategie f{\"u}r kraftflussgerechte F{\"u}gepunkte am Beispiel von thermomechanisch gef{\"u}gten Verbindungen vorgestellt. Aufgrund der anisotropiespezifischen, inhomogenen dreidimensionalen Spannungszust{\"a}nde in der Umgebung von FKV-F{\"u}gezonen wird eine schnittreaktionsbezogene Methodik zur Auslegung von FK/M-F{\"u}gezonen empfohlen. In Verbindung mit einer entsprechenden Versagenshypothese erlaubt diese auf Basis von einfachen F{\"u}gepunkt-Ersatzmodellen eine einfache ingenieurm{\"a}ßige Analyse des F{\"u}gepunktversagens durch Auslesen der Schnittreaktionen. Des Weiteren wurden in Zusammenarbeit mit TP5 zwei Prozessvarianten zur fertigungs-technischen Umsetzung der hybriden Dachquertr{\"a}ger aufgestellt. In ersten Vorversuchen konnte daran bereits die Herstellung erster Demonstratoren erfolgreich durchgef{\"u}hrt wer-den, die im Rahmen des 35. EFB-Kolloquiums am 25.03.2015 in Bad Boll sowie im EFB-Arbeitskreis Hybride Strukturen am 21.01.2015 in Dresden und 17.06.2015 in Rostock vorgestellt wurden. Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht. Das IGF-Vorhaben „Bauweisenkonzepte und Auslegung von Krafteinleitungsbereichen bei Hybridstrukturen aus Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden im Fahrzeugbau" wurde im Rahmen des AiF/DFG-Clusters „Großserientaugliche Prozessketten f{\"u}r hochintegrierte Bauteile aus hybriden Faser-Kunststoff/Metall-Verbunden" unter der F{\"o}rdernummer AiF 17688BR/1 von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und {\"u}ber die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur F{\"o}rderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium f{\"u}r Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gef{\"o}rdert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 417 erschienen und bei der EFB-Gesch{\"a}ftsstelle und im Buchhandel erh{\"a}ltlich.}, language = {de} }