Qualitätssicherung in der Hybridguss-Fertigung

Abstract

Im Leichtbau kommen zunehmend Hybridbauweisen aus Faserverbundwerkstoffen und Leichtmetallen zum Einsatz, welche Vorteile beider Werkstoffgruppen im Hybridmaterial vereinigen. Die Verbindungen werden aktuell meist geklebt oder genietet. Am Fraunhofer IFAM wurde in den letzten Jahren eine neuartige Fügetechnologie für verschiedene hybride Verbindungsarten im Druckguss bis zur Produktionsreife entwickelt. Die Kombination von Druckgusslegierungen und Fasermaterialien oder Drähten eröffnet neue Potenziale für Bauteile in Leichtbauweise, wie sie Anwendungen in verschiedensten Branchen – insbesondere Automotive sowie Luft- und Raumfahrt – zunehmend erfordern. Bisher existierte jedoch noch kein Verfahren, das die zerstörungsfreie Qualitätsprüfung solcher Hybridbauteile zulässt – was wiederum Voraussetzung für eine industrielle Umsetzung ist. Im Rahmen des Projektes »HyQuality – Hybridguss-Fertigung mit standardisierter Qualitätssicherung« haben die Fraunhofer-Institute IIS/EZRT, IZFP und IFAM ihre jeweiligen Fachkompetenzen eingebracht, um gemeinsam entsprechende Methoden hierfür zu entwickeln. Ziel war es dabei eine produktionsintegrierte und zerstörungsfreie Inline-Prüfung zu erarbeiten, die sämtliche Fehlerarten in hybriden Bauteilen sichtbar und somit überprüfbar macht. Die Prüfverfahren müssen nicht nur zerstörungsfrei, sondern auch prozessbegleitend, d.h. fertigungsintegriert, einsetzbar sein. Um die Kontaktfläche zwischen Faser-, Draht- oder Blechverstärkung und Gussmatrix genau zu erkennen und deren Qualität bewerten zu können, ist zudem eine hochauflösende Technologie erforderlich. Die beiden auf der Röntgentechnik basierenden Verfahren digitale Radioskopie und Computertomographie sowie Ultraschall, Thermographie und Wirbelstromprüfung sind Technologien, die in diesem Zusammenhang untersucht wurden. Um die Eignung der zerstörungsfreien Prüfmethoden zu bestimmen, wurden die im Projekt hergestellten Proben und Bauteile im Nachgang zerstört, um Schliffe anzufertigen. Die Ergebnisse der zerstörenden Prüfung dienten dabei als Referenzergebnisse und wurden zum Vergleich mit den Ergebnissen der zerstörungsfreien Prüfung herangezogen