Entwicklung einer Verbindungstechnologie für Stahl-Aluminiumschaum-Verbunde für Anwendungen der Bauindustrie

nicht vorhande

Triebkopfkabine aus Aluminiumschaumverbund

Schienenfahrzeuge sollen leicht, crashbeständig und dauerfest sein. Zudem sollen Sie allen Ansprüchen an den Brandschutz genügen. Eine aus Aluminiumschaumverbunden aufgebaute Triebkopfkabine erfüllt dieseanspruchsvollen Forderungen. Neben dem Aufbau hat das Projektteam gemeinsam Fertigungs konzepte für die Verbundwerkstoffe entwickelt

Sandwich structures consisting of aluminum foam core and fiber reinforced plastic top layers

Thinking of new approaches for light weight design with sandwiches, the combination of aluminum foam as core and fiber reinforced plastics as top layers can be a good way to increase the light weight aspect and combine advantages of both materials. For structural applications, often a high bending stiffness and a good damping capability in the combination with the lightweight aspect are needed. For these new sandwiches, especially, the bonding properties are crucial for later applications. Therefore, investigations regarding the bonding properties of the combination of the two components are carried out. The objective is to find a way of combining these materials without adhesives. Different ways of composite manufacturing are tested and compared according to DIN 53292: "testing of sandwiches; tensile test perpendicular to the faces". Furthermore, different pretreatments of the foam core are compared. These include sandblasting with a chemically modified blasting materi al, a structure included by a modification of the foaming tool, and untreated foam for comparison reasons to the state of the art. It is found that the structure induced during the foaming step is suitable for adhesive bonding, but not for the other processes. Better results can be expected by further adaption of the implemented structure. The best results in the compression molding process are obtained with the sandblasted foam cores

Verbundwerkstoffe aus Aluminiumschaum und metallischer Bewehrung für energieabsorbierende Anwendungen

Basierend auf den Ergebnissen eines abgeschlossenen Projektes [1] erfolgte die Entwicklung und Konstruktion eines gewichtsoptimierten Hybridverbundes aus drapierbaren, metallischen Gewirken/Geweben und Aluminiumschaum zur Energieabsorption. Die Werkstoffstrukturen Aluminiumschaum und Gewebe/Gewirke besitzen ein geringes Gewicht bezogen auf das Volumen unter der Hüllfläche der Struktur. Durch ihren Aufbau sind sie prädestiniert für den Anwendungsfall „Energieabsorption“. Zum Nachweis des verbesserten Energieabsorptionsvermögens wurden die neuartigen Hybridsandwichstrukturen aus Aluminiumschaum und sogenannten 3D-Abstandsstrukturen aus metallischem Gewebe sowie metallischem Gewirk statischen Vierpunkt-Biegeversuchen sowie Fallturmversuchen unterzogen. Es zeigte sich, dass die Hybridstruktur im Vergleich zu herkömmlichen Stahl-Aluminiumschaum-Sandwichelementen ein verbessertes Energieabsorptionsvermögen aufweist. Ob der innovative Verbundwerkstoff auch geeignet ist, um Explosionslasten von Gebäuden abzuhalten, muss noch weiter untersucht werden. Die Grundlage hierfür bilden drei Demonstratoren mit verschiedenen 3D-Abstandstrukturen als Bewehrungs-/Verstärkungslage, welche umgesetzt werden konnten

Sandwich structures consisting of aluminum foam core and fiber reinforced plastic top layers: Presentation held at 4th International Conference on Cellular Materials, December 7 to 9, 2016, Dresden

Thinking of new approaches for light weight design with sandwiches the combination of aluminum foam as core and fiber reinforced plastics as top layers can be a good way to increase the light weight aspect and combine advantages of both materials. For structural applications often a high bending stiffness and a good damping capability in the combination with the lightweight aspect are needed. For these new sandwiches especially the bonding properties are crucial for later applications. Therefore investigations regarding the bonding properties of the combination of the two components are carried out. The objective is to find a way of combining these materials without adhesives. Different ways of composite manufacturing are tested and compared according to DIN 53292: “testing of sandwiches; tensile test perpendicular to the faces”. Furthermore different pretreatments of the foam core are compared. These include sandblasting with a chemically modified blasting material, a structure included by a modification of the foaming tool and untreated foam for comparison reasons to the state of the art. It is found that the structure induced during the foaming step is suitable for adhesive bonding, but not for the other processes. Better results can be expected by further adaption of the implemented structure. The best results in the compression molding process are obtained with the sandblasted foam cores

Sandwichbauteile aus Aluminiumschaumkern mit faserverstärkten Kunststoffdecklagen mit komplexer Geometrie - Querlenkerdemonstrator

Im Rahmen des, von der DFG geförderten, Exzellenzclusters „MERGE – Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen“ wird die Verschmelzung verschiedener großserientauglicher Technologien aus unterschiedlichsten Bereichen erforscht. Ziel ist die Gewichtsoptimierung unter dem Fokus Ressourcen- und Energieeffizienz. Im Rahmen eines Teilprojektes ist das Ziel, eine komplexe geometrische Struktur als Sandwichbauteil aus einem Aluminiumschaumkern und faserverstärkten thermoplastischen Decklagen umzusetzen. Hierfür wurde zunächst ein Demonstratorbauteil im Rahmen des Projektes ausgewählt. Zu berücksichtigende Randbedingungen für die Auswahl eines geeigneten Bauteils waren:• Eingeschränkte Größe, um den Demonstrator real fertigen zu können • Eine komplexe Geometrie, um Grenzen hinsichtlich der Designfreiheit zu bestimmen bzw. aufzuzeigen• Hauptbelastung: Biegung / Torsion Aus diesen Gründen wurde als Demonstrator ein Querlenker ausgewählt. Dieser wurde hinsichtlich des Bauraumes und der einzusetzenden Materialien umkonstruiert. Die Konstruktion wurde mittels überschlägiger FEM-Berechnungen angepasst. Als nächster Schritt wurden zwei Werkzeuge für die Umsetzung des Demonstrators konstruiert und gefertigt. Es handelt sich hierbei um ein Schäumwerkzeug und ein Presswerkzeug zum Aufbringen der Decklagen. Insbesondere die Integration von Lasteinleitungselementen, welche bereits beim Schäumen mit integriert wurden, stellte einen Schwerpunkt dar. Diese Elemente bestehen aus Stahl und dienen als Aufnahmepunkte für die Lager und die Befestigung am Rad. Aluminiumschaumkerne für den Querlenker wurden bereits geschäumt. Im weiteren Projektverlauf werden die Decklagen aufgepresst und anschließend die Lager in die Inserts eingebracht. Nach der erfolgreichen Fertigung der Demonstratorbauteile ist ein weiteres Ziel des Projektes die fertigungstechnische Umsetzung der Teile in einem kombinierten Prozess durchzuführen, so dass die Restwärme des Schäumvorganges für das Aufschmelzen und Aufpressen der Decklagen genutzt werden kann