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      LiteWWeight®: Eine Verbindungs-Technologie für Sandwichmaterialien

      LiteWWeight®: Eine Verbindungs-Technologie für Sandwichmaterialien

      Zusammen mit der MultiMaterial-Welding AG führt das Institut für Kunststofftechnik  FHNW eine neue Verbindungstechnologie zur Industriereife.

      Ausgangslage

      Multi-Material-Verbindungen sind ein Schlüsselelement für die Anwendung von Leichtbau im Transportbereich. Die Firma MultiMaterial-Welding AG hat eine innovative Plattform aus verschiedenen Produkten und Lösungen entwickelt und patentiert, die eine neue Methode zum Verbinden unterschiedlicher Materialien bietet. Eine davon ist die MM-Welding® LiteWWeight®-Technologie, die speziell für Sandwichstrukturen mit Waben- und geschäumten Kernmaterialien ausgelegt ist. Mittels Ultraschallenergie wird ein thermoplastisches Verbindungselement durch die Deckschicht in die poröse Struktur des Kerns eingebracht. Aufgrund der Ultraschallanregung schmilzt das thermoplastische Verbindungselement an der Grenzfläche partiell auf, infiltriert die poröse Struktur und stellt eine hoch beanspruchbare kraft- und formschlüssige Verbindung mit dem Substrat her.

      Abbildung 1: Thermoplastisches Verbindungselement

      Vorgehen

      Die Auseinandersetzung mit dem mechanischen Verhalten ist der Schlüssel zum Erfolg. Deshalb wurden während dem Projekt gemeinsam mit der Firma MultiMaterial-Welding AG experimentelle und numerische Methoden entwickelt, um den dynamischen und schnellen Prozess besser verstehen und industriell einzusetzen zu können.

      Abbildung 2: Prozessschritte der MM-Welding LiteWWeight-Technologie

      Ergebnisse

      Mittels einer Online-Prozess-Überwachung, das spezifisch für diese Technologie entwickelt wurde, konnte durch die Erfassung und Auswertung von hochaufgelösten Prozessdaten der Zusammenhang zwischen mechanischer Belastbarkeit und Prozessparameter besser verstanden werden. Zudem wurde eine Hochgeschwindigkeitskamera genutzt, um während dem sehr kurzen Prozess Informationen über das Eindringverhalten, wie Beulen des thermoplastischen Verbindungselementes unter Druck, zu gewinnen. Weiter war es wichtig, das Schwingungsverhalten des thermoplastischen Verbindungselementes genauer zu untersuchen. Mittels numerischer Analysen vom Frequenzverhalten sowie der elastischen Wellenausbreitung konnten Geometrie und Prozess optimiert und damit stabilisiert werden. Dieses Projekt verdeutlicht den hohen Wissenszuwachs durch die Kopplung von experimentellen und numerischen Methoden.

      Projekt-Information

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      Auftraggeber

      MultiMaterial-Welding AG

      Ausführung
      Institut für Kunststofftechnik FHNW
      Dauer
      2017 - 2020
      Förderung
      Innosuisse
      Projektteam
      Prof. Dr. Christian Brauner, Dr. Igor Zhilyaey, Lucian Zweifel

      Die FHNW

      Hochschule für Technik und Umwelt FHNW
      Institut für KunststofftechnikForschungsprojekte realisieren
      Christian Brauner

      Prof. Dr. Christian Brauner

      Gruppenleiter Leichtbau und Faserverbundtechnologien

      Telefonnummer

      +41 56 202 74 75 (undefined)

      E-Mail

      christian.brauner@fhnw.ch

      Adresse

      Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW Hochschule für Technik und Umwelt Klosterzelgstrasse 2 5210 Windisch

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