Beitrag zur Einformung von Inserts in endlosfaserverstärkte Thermoplastbauteile

Bei der Entwicklung moderner Leichtbaustrukturen kommen der Auswahl der Fügetechnik und der Gestaltung von Lasteinleitungszonen eine besondere Bedeutung zu. Für die lokale Einleitung von Kräften in Strukturen aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) sind metallische Inserts branchenübergreifend in vielen Anwendungsbereichen etabliert. Sie können die Tragfähigkeit klassischer Bolzenverbindungen erhöhen und bieten umfassende Möglichkeiten zur Funktionalisierung. Derartige Inserts werden zumeist nach der Bauteilfertigung in einem separaten Prozessschritt in die FKV-Struktur integriert. Das hierzu notwendige Vorloch wird in der Regel mittels Bohren eingebracht, wobei die lasttragenden Verstärkungsfasern geschädigt werden. Alternativ können die Vorlöcher mit einem Dornwerkzeug hergestellt werden, wobei die Verstärkungsfasern umorientiert statt durchtrennt werden.
In der vorliegenden Arbeit wurde eine Technologie entwickelt, bei der simultan zur Warmlochformung mittels Dornwerkzeug ein metallisches Insert in den thermoplastischen FKV integriert wird. Zur Entwicklung der neuartigen Technologie sowie geeigneter Inserts wurde ein tiefgreifendes Verständnis des Einformprozesses und der daraus resultierenden lokalen Werkstoffstruktur erarbeitet. Für die Überführung in die Anwendung ist zudem eine Methodik zur Modellierung der Lasteinleitungszonen bereitgestellt worden, um eine numerische Vorauslegung zu ermöglichen. Darüber hinaus wurde das Tragverhalten umfassend charakterisiert, um das Anwendungspotential bewerten zu können.