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HyFunk - Experimentelle und numerische Untersuchungen zu lokal aufschäumbaren Strangpressprofilen für die additive Fertigung von hybriden Funktionsstrukturen

HyFunk - Experimentelle und numerische Untersuchungen zu lokal aufschäumbaren Strangpressprofilen für die additive Fertigung von hybriden Funktionsstrukturen

Jahr:  2020
Förderung:  DFG
Laufzeit:  05/2020-04/2023

Das Ziel des Projekts ist die Erzeugung hybrider Funktionsstrukturen aus stranggepressten Aluminium-Serienprofilen, die durch additiv gefertigte Kunststoffkomponenten individualisiert werden. Eine bislang ungelöste zentrale Herausforderung liegt dabei in der hochwertigen Verbindung der unterschiedlichen Materialklassen Metall und Polymer zu einer mechanisch belastbaren Struktur. Es wird ein Prozess entwickelt, mit dessen Hilfe die Oberfläche des Strangpressprofils lokal aufgeschäumt wird, um Hinterschnitte für die Anbindung der Kunststoffkomponenten zu erzeugen. Die erzeugten Hinterschnitte in Kombination mit der Vergrößerung der Oberfläche ermöglichen dem extrudierten Kunststoff optimale Bedingungen für eine formschlüssige Verbindung und eignen sich somit sehr gut zur Herstellung der additiv aufgetragenen Funktionsstruktur. Die experimentellen Arbeiten zur reproduzierbaren Erzeugung solcher hybriden Funktionsstrukturen werden durch die numerische Modellierung der Prozessgrößen begleitet. Zu diesen gehört neben den Parametern der Kunststoffextrusion vor allem eine gezielte Einstellung der oberflächennahen Porenstruktur durch die Anpassung des Aufschäumverhaltens der stranggepressten Aluminiumlegierung. Geeignete Porengeometrien und -verteilungen sollen zunächst am Rechner ausgelegt werden und im Anschluss experimentell durch eine Modifikation der Aluminiumlegierung sowie die Entwicklung der Strangpressparameter umgesetzt werden. Eine zerstörungsfreie Validierung der numerischen Untersuchungen erfolgt u.a. durch röntgentomographische Scans der Porenstruktur. Die Verbundeigenschaften werden darüber hinaus anhand von metallographischen und mechanischen Untersuchungen bewertet.

Projektpartner

Technische Universität Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF)