Prozessoptimierung des Induktionsschweißens

Hauptziel ist die Steigerung der Geschwindigkeit des kontinuierlichen Induktionsschweißprozesses von kontinuierlich kohlenstofffaserverstärkten Thermoplasten, speziell von Organoblechen, in Verbindung mit einer resultierenden Fügequalität auf Autoklavniveau. Untersuchung des Einflusses der Faserwinkeldifferenz auf das induktive Aufheizverhalten eines biaxialen kohlenstofffaserverstärkten Organoblechs

In der ersten Projektphase wurden der Einfluss der Textil- und Laminatparameter auf das induktive Aufheizverhalten untersucht. Basierend auf den Ergebnissen wurde ein für das Induktionsschweißen optimierter Laminataufbau hergeleitet. Zur Verbesserung der Oberflächenkühlung wurde eine neuartige Kühlmethode entwickelt. Ebenfalls wurde die temperaturabhängige Druckverteilung im Fügebereich unterhalb der Konsolidierungsrolle mittels eines FEMModells untersucht. Im Fokus der zweiten Projektphase steht die Zusammenführung der zuvor gewonnenen Erkenntnisse in ein multphysikalisches Gesamtmodell des kontinuierlichen Induktionsschweißprozesses. Hierfür wurde bereits ein Simulationsmodell für das statische induktive Aufheizen eines CFK-Organoblechs entwickelt und erfolgreich experimentell validiert. Zur analytischen Beschreibung der elektrischen Leitfähigkeit eines CFK-Organoblechs in Abhängigkeit der Textil- und Laminatparameter wurden bereits Widerstandsmessungen an dafür eigens entwickelten Prüfständen durchgeführt. Ebenfalls wurde die für die Kühlung der Laminatoberfläche entwickelte Sprühkühlung weiterentwickelt mit Zielsetzung einen sog. Dry-Wall-State zu erreichen. Im weiteren Projektverlauf wird das entwickelte Konsolidierungsmodell in das Gesamtmodell implementiert werden. Die Verifikation der Simulationsergebnisse erfolgt durch Schweißversuche am Schweißroboter in Verbindung mit mechanischen Prüfungen.