Schädigungsfreie Anbindung von hybriden FVK/Metall-Bauteilen an metallische Tragstrukturen durch Widerstandspunktschweißen

Gesetzliche Rahmenbedingungen zum Klimaschutz führen im Automobilsektor zu einer immer wichtiger werdenden Rolle des Leichtbaus. Um die Ziele der Ressourceneffizienz auch unter wirtschaftlichen Aspekten erreichen zu können, werden moderne Fahrzeugkarosserien in der sogenannten Mischbauweise ausgeführt. Hierbei geht die höchste Gewichtsersparnis mit endlosfaserverstärkten Bauteilen einher, welche in der Großserie bevorzugt im Resin-Transfer-Moulding-Verfahren (RTM-Verfahren) hergestellt werden. Dem Fügen der Karosseriebauteile kommt eine besondere Rolle zu, wobei das Widerstandspunktschweißen aufgrund des hohen Automatisierungsgrads und den geringen Kosten pro Fügepunkt bevorzugt wird. Eine vielversprechende Möglichkeit das Widerstandspunktschweißen auch für FVK/Metall-Verbindungen zu befähigen stellen punktschweißbare Inserts dar. Mit dem Ziel der Erweiterung des RTM-Verfahrens zur Herstellung punktschweißbarer FVK/Metall-Bauteile und deren schädigungsfreie Anbindung an metallische Tragstrukturen erfolgt im Rahmen dieser Arbeit zunächst eine Bewertung von Prozessgrößen auf Temperaturmaxima. Anschließend wird das RTM-Verfahren zur Herstellung punktschweißbarer FVK/Metall-Bauteile befähigt und praxisnah erprobt. Im letzten Schritt wird eine Methodik zur schädigungsfreien Gestaltung der Fügestelle entwickelt und validiert, wobei ein Finite-Elemente Modell eine Temperaturvorhersage während des Punktschweißens auf Basis einer analytischen Faserverlaufsbeschreibung ermöglicht. Durch die Ergebnisse dieser Arbeit lässt sich das Widerstandspunktschweißen innerhalb der FVK/Metall Mischbauweise einsetzen, wobei der Konstrukteur auf bereits etablierte Methoden zur Auslegung der Fügestelle zurückgreifen kann.