Verbundprojekt Hy-FiVE "Hybride Fügetechnologie für Verbindungen im maritimen Einsatz"; Vorhaben im Verbundprojekt: "Evaluierung und Optimierung von etablierten Fertigungsmethoden bezüglich deren spezieller Anwendung zur Herstellung hybrider Fügeverbindungen"

Abstract

Übergeordnetes Ziel dieses Entwicklungsprojektes war es, für verschiedene Anwendungen im Schiffbau geeignete klebstofffreie Fügetechnologien für Hybridverbindungen zu identifizieren und Prozesse und Methoden für die speziellen Anforderrungen des Schiffbaus zu entwickeln, zu evaluieren und zu demonstrieren. Durch den Einsatz solcher Verbindungen können der Einsatz von Leichtbaumaterialien im Schiffbau weiter vorangetrieben, die Prozesszeiten in der Werft verkürzt und gänzlich neue Designs und Konzepte ermöglicht werden. Durch die Integration klebstofffreier Verbindungen können erhebliche Zulassungshürden abgebaut und die Umsetzung von Leichtbaukonzepten im Schiffbau vereinfacht werden. Der vermehrte Einsatz von Leichtbaustrukturen im Schiffbau ist ein direkter Beitrag zum Klimaschutz im Sinne einer CO2-Einsparung und einer Ressourcenschonung durch effizienten Materialeinsatz. Die individuellen Ziele des Projektes wurden durch die die Umsetzung von halbautomatischen Faserverbundtechnologien zur Herstellung und Verarbeitung von stoff- und formschlüssigen Hybridverbindungen zwischen Metall und Faserverbundkunststoffen erreicht. Dazu wurden fasergerechte Anschlussgeometrien entwickelt. Die Herstellung der Verbindungen wurden hinsichtlich der Verbindungseigenschaft (Faservolumengehalt, Bruchspannung) optimiert. Ein weiterer Schwerpunkt stellte die zerstörungsfreie Charakterisierung der innovativen Verbindungen für die spätere Qualitätskontrolle dar. Es konnte gezeigt werden, dass die erarbeiteten Anschluss-geometrien auf flächige Bauteilgeometrien übertragbar sind und somit für die Herstellung großflächiger Verbindungsstellen als Alternative zum Kleben zur Verfügung stehen. Im direkten Vergleich mit den geklebten Verbindungen konnte keine der untersuchten Verbindungsmethoden die Festigkeiten von Klebungen erreichen. Demgegenüber steht der enorme Vorteil der in-situ Herstellung von Faserverbundbauteilen und Verbindungsstellen in einem Herstellschritt ohne nachgelagerte, aufwändige bzw. kostenintensive Prozessschritte, welche der Klebtechnologie anhaften. Darüber hinaus kann durch Anpassungen der Gestalt der hybriden Übergangsbereiche ein Festigkeitsniveau erreicht werden und so die geringeren Festigkeiten kompensiert werden.