Mechanische Charakterisierung ultraschallgeschweißter Aluminium/CFK-Verbunde bei automobilrelevanten Temperaturen und Prüfgeschwindigkeiten: Den Herren Prof. Dr.-Ing. habil. Dietmar Eifler und Prof. Dr.-Ing. Martin Maier anlässlich ihres 60. Geburtstages gewidmet.

Frank Balle; Sebastian Schmeer; Guntram Wagner

doi:10.3139/120.110194

Artikel

Mechanische Charakterisierung ultraschallgeschweißter Aluminium/CFK-Verbunde bei automobilrelevanten Temperaturen und Prüfgeschwindigkeiten

Den Herren Prof. Dr.-Ing. habil. Dietmar Eifler und Prof. Dr.-Ing. Martin Maier anlässlich ihres 60. Geburtstages gewidmet.

Frank Balle , Sebastian Schmeer und Guntram Wagner

Veröffentlicht/Copyright: 26. Mai 2013

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Aus der Zeitschrift Materials Testing Band 53 Heft 1-2

Kurzfassung

Aktuelle Untersuchungen an der TU Kaiserslautern beschäftigen sich im Rahmen der DFG-Forschergruppe 524 mit dem Fügen hybrider Strukturen aus C-Faser-Kunststoff-Verbunden und Leichtmetallen. Am Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK) wurde hierzu erstmals die Metall-Ultraschallschweißtechnik genutzt. An den erzeugten Verschweißungen wurden umfangreiche Untersuchungen zum mechanischen Verhalten der Leichtbauwerkstoffverbunde durchgeführt. Dabei wurden insbesondere die erreichbaren Festigkeiten bei unterschiedlichen Beanspruchungsarten (Quer-Druck und Schub) in Abhängigkeit von der Temperatur- und Prüfgeschwindigkeit untersucht. Am Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW) wurden quasistatische Versuche bei automobiltypischen Betriebstemperaturen sowie Hochgeschwindigkeitsversuche durchgeführt, um das Verformungsverhalten der geschweißten Leichtbaustrukturen detailliert zu beschreiben.

Abstract

Recent investigations at the Institute of Materials Science and Engineering (WKK) at the University of Kaiserslautern have shown that it is possible to join carbon fiber reinforced polymers (CFRP) to aluminium 5754 alloy sheets by using the ultrasonic metal welding technology. The focus of this paper is the detailed characterization of the mechanical behaviour of the welds at different temperatures and different deformation rates. Specific testing methods with high resolution measurements were performed at WKK and at the Institute of Composites (IVW) in the framework of the research unit (FOR) 524 supported by the German Research Foundation (DFG).

Dr.-Ing. Frank Balle studierte von 1999 bis 2004 Maschinenbau an der TU Kaiserslautern. Er beschäftigt sich seit Oktober 2004 hauptsächlich mit dem Ultraschallschweißen artfremder Werkstoffe, insbesondere mit dem Fügen von faserverstärkten Kunststoffen mit metallischen Werkstoffen sowie der werkstoffwissenschaftlichen Charakterisierung von Leichtmetall-Mischverbunden und Verbundwerkstoffen. Im Frühjahr 2009 promovierte er über das Ultraschallschweißen von Metall/CFK-Verbunden. Seit Herbst 2009 leitet er eine DFG-Nachwuchsgruppe an der TU Kaiserslautern zum Ultraschallschweißen. Seit 2010 ist er zudem im Landesforschungszentrum „Center for Mathematical and Computational Modelling (CM)“ als Akademischer Rat tätig.

Dr.-Ing. Guntram Wagner promovierte 1996 an der Universität Kaiserslautern zum Ultraschallschweißen von Glas/Glas-Verbunden und Glas/Metall-Verbunden. Er leitet seit 1997 den Forschungsbereich Füge- und Ultraschalltechnik am Lehrstuhl für Werkstoffkunde und ist am Lehrstuhl für Werkstoffkunde als Akademischer Oberrat tätig. Auf dem Gebiet der Schweißtechnik erforscht er hauptsächlich innovative Pressschweißverfahren. Darüber hinaus beschäftigt er sich mit dem Ermüdungsverhalten metallischer Werkstoffe im VHCF-Bereich.

Dr.-Ing. Sebastian Schmeer studierte von 1995 bis 2002 Bauingenieurwesen an der TH Karlsruhe. Er ist seit Januar 2003 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Verbundwerkstoffe GmbH der TU Kaiserslautern. Dort beschäftigt er sich mit der Untersuchung von Werkstoffen, Werkstoffverbunden und Bauteilen in Experiment und Simulation. Ein Schwerpunkt ist hierbei die Untersuchung von kurzzeitdynamischen Effekten. Er promovierte im Herbst 2009 zur experimentellen und simulativen Analyse induktionsgeschweißter Hybridverbindungen.

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Online erschienen: 2013-05-26

Erschienen im Druck: 2011-02-01

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