Verbundvorhaben: Entwicklung einer Prozesskette zur Fertigung von hybriden Lashing Rods; Teilvorhaben: Bauteil und Verfahrensentwicklung zur Realisierung von Thermoplast-Faserverbund-Metall-Hybrid-Bauteilen mittels Insitu-Pultrusion und Induktionsschweißtechnik

Abstract

Das Projekt HYBRID2 zielt auf die Entwicklung eines leistungsstarken Faser-Metall-Hybrid-Zurrstabs für maritime Anwendungen in der kommerziellen Containerschifffahrt. Konventionelle Zurrstangen aus Stahl sind aufgrund ihres Gewichts bei der manuellen Handhabung eine Herausforderung. Im Projekt werden leichte Hybridstrukturen aus endlosfaserverstärkten Thermoplasten und metallischen Elementen entwickelt, um herkömmliche Zurrstangen zu ersetzen. Eine wesentliche Herausforderung liegt in der Fügetechnik, die faserverstärkte Polymerstäbe mit metallischen Bauteilen für den Hochlastbereich kombiniert. Die Kombination der verschiedenen Fügetechnologien Thermoformen, Kleben und Schweißen musste in einem komplexen Hybriddesign optimiert werden, um eine hohe Belastbarkeit zu erreichen. Entsprechende FEM-Simulationen wurden durchgeführt, um das Design des Demonstratorteils zu unterstützen. Für die Herstellung von thermoplastischen endlosfaserverstärkten Stäben wurde eine Insitu-Pultrusionsanlage gebaut und optimiert. Werkzeugdesign und Parameteroptimierung waren die Herausforderung in umfangreichen experimentellen Versuchen. Das Verkleben von Verbundwerkstoff- und Metallteilen wurde durch eine auf die jeweilige Materialkombination zugeschnittene Oberflächenbehandlung optimiert. Die Eigenschaften wurden durch mechanische Tests quantifiziert. Um den rauen Umweltbedingungen standzuhalten, wurde eine Beschichtungslösung gefunden, die sowohl die Metallteile vor Korrosion als auch die Verbundwerkstoffe vor Wasseraufnahme schützt. Darüber hinaus adressiert das Projekt bestehende technologische und wirtschaftliche Barrieren durch die Entwicklung einer skalierbaren, industrietauglichen Prozesskette für die kostengünstige Massenproduktion von hybriden Zurrstäben. Kostenbeeinflussende Faktoren werden identifiziert und verschiedene Fertigungsszenarien können verglichen werden. Schließlich wurde ein Demonstratorbauteil gefertigt, um Pultrusion, Drehen von Verbundwerkstoff- und Metallteilen, Kleben und Beschichten zu kombinieren.