Lehrstuhl für Verbundwerkstoffe (CCe)

Prozess-Struktur-Eigenschaften von vibrationsgeschweißten Nanokompositen

Vibrationsschweißen ist, insbesondere für Thermoplaste, ein etabliertes Fügeverfahren. Bei unverstärkten Thermoplasten können die geschweißten Teile dabei Festigkeiten erreichen, die dem Grundmaterial entsprechen. Im Fall von verstärkten Thermoplasten hingegen wer-den aufgrund der Strömungsverhältnisse während des Schweißprozesses und der Kristallisation während des Abkühlvorgangs geringere Festigkeiten erzielt als beim Grundmaterial. 

In unserer Forschung untersuchen wir daher die Zusammenhänge zwischen Prozess, Struktur und Eigenschaften von vibrationsgeschweißten Thermoplasten mit nanoskaligen Verstärkungsstoffen. Dabei gehen wir auf die Prozessführung einschließlich der Kristallisation ein, charakterisieren die sich daraus ergebende Schichtstruktur und untersuchen die mechanischen Eigenschaften – auf globaler und insbesondere auf lokaler Ebene, wo sich die Schwächung der Schichten der Fügezone gegenüber dem Grundmaterial zeigt – um diese mit Prozess und Struktur, vor allem in Hinblick auf den Einfluss von Verstärkungsstoffen, zu korrelieren. Ergänzt werden die Experimente durch Modellierung und Simulation, beispielsweise um Geometrieeffekte und Lastübertragung zwischen den einzelnen Schichten berücksichtigen zu können. Auf Basis dieses Wissens sollen Ansätze verfolgt werden, wie auch bei geschweißten (Nano-)Kompositbauteilen die Festigkeit über den Fügeprozess hinaus erhalten werden kann, um diese in Produkten sinnvoll nutzen zu können.

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