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Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) gewinnen im Transport- und Automobilbereich zunehmend an Bedeutung, da sie durch Leichtbau den Treibstoffverbrauch senken. FVK mit thermoplastischer Matrix bieten Vorteile wie kurze Herstellungszyklen, komplexe Bauteilgeometrien und Recyclingmöglichkeiten sowie höhere Bruchdehnungen. Bisherige Umformverfahren sind jedoch nicht geeignet, um komplexe Hohlkörperbauteile in einem Schritt herzustellen. Diese Arbeit entwickelt und untersucht eine neue Verfahrenstechnik, die dies ermöglicht. Hierbei werden vorgeformte Preforms aus drapierfähigen Hybridgarnhalbzeugen verwendet, die Thermoplastfasern (Matrix) und Verstärkungsfasern enthalten. Eine mit Druckluft beaufschlagbare Membran dient zur Ausformung der Preforms. Neben der Entwicklung von Maschinenelementen wird eine Verfahrensanalyse an einer komplexen Demonstratorgeometrie durchgeführt und auf einen praxisnahen Druckbehälter übertragen. Zudem werden die thermischen Prozessabläufe untersucht, und ein FESimulationsmodell zur Abbildung der Temperaturverläufe im Material erstellt. Dabei werden Materialdaten, Kontaktbedingungen und Randbedingungen ermittelt, um eine realitätsnahe Simulation zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass Hohlkörperstrukturen aus faserverstärkten Thermoplasten in kurzen Zykluszeiten hergestellt werden können, was Vorteile bei der Integration von Verbindungstechniken und Einlegeteilen gegenüber Wickelverfahren bietet.
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Herstellungsmethode für thermoplastische faserverstärkte Hohlkörperstrukturen, Jörg Bernhard Strohhäcker
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- 2012
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