1. Die Ziele

Das Ziel des Projektes besteht in der Entwicklung einer geschlossenen Technologie-kette zur Umsetzung von Prototypen aus hybriden thermoplastischen FKV/Metall-Mehrschichtverbunden. Dies umfasst einerseits die Konzeption einer verbesserten Herstellungstechnologie für hybride Mehrschichtverbunde mit deutlich reduzierten Zykluszeiten durch die prozessintegrierte Konsolidierung, Formgebung und Funktionalisierung. Der prozessintegrierte Fertigungsansatz erlaubt zudem die werkstoff-gerechte Integration von Sensorik und Funktionselementen, beim Schichten der Metall- und Kunststoff/Kernlagen im Formwerkzeug. Andererseits sollen verbundabgestimmte Schweiß- und Löttechnologien für die werkstoffgerechte Integration in Baugruppen entwickelt werden.

Diese bieten erstmalig die Möglichkeit hochbelastbare stoffschlüssige Verbindungen bei vollständiger Ausnutzung des hohen Leichtbaupotentials umzusetzen. Neben der bidirektionalen Anpassung der hybriden Mehrschichtverbunde und der Fügetechnologien sollen darüber hinaus Lösungen zur Reparatur wie auch Strategien zur stofflichen Trennung und Verwertung am Ende des Produktlebenszyklus erarbeitet werden.

Mit hybriden Werkstoffen Zukunftswege im Schienenfahrzeugbau gestalten
Quelle: BTU Cottbus-Senftenberg, Ralf Schuster

2. Die thematischen Schwerpunkte

Schwerpunkt des Vorhabens bildet die Entwicklung von werkstoffgerechten Fertigungsverfahren zur schnelleren und kosteneffizienteren Umsetzung von hybriden Mehrschichtverbunden durch das direkte prozessintegrierte Fügen der Metall- mit den thermoplastischen FKV-Schichten bzw. Kunststoffkernen (strukturiert, homogen) im Umformwerkzeug. Darüber hinaus sollen leichtbau- und prozessgerechte Lasteinleitungsbereiche für die werkstoffgerechte Integration mit etablierten, stoffschlüssigen Schweiß- sowie mit wärmereduzierten Lötverfahren durch abgestimmte Zusatzwerkstoffe umgesetzt werden. Durch die funktionsintegrative Gestaltung der Prototypen zur konstruktiven Reduzierung der Teileanzahl sowie durch die Anwendung von neuartigen elektrisch leitfähigen Kombinationsbeschichtungen für Kabinenheizungssysteme mit Brandschutzfunktion soll zudem weiteres bisher ungenutztes Leichtbaupotential erschlossen werden. Dies impliziert auch die Erarbeitung von Simulationsmodellen für eine virtuelle Prozesskette sowie die Erstellung von recyclinggerechten Konstruktionsrichtlinien für die Umsetzung von komplexen Prototypen.