MAI CC4 Hybrid

Hybride Verbundwerkstofflaminate und Fügetechnologien

Ein wesentlicher Trend im Bereich der High-Tech Werkstoffe ist der Übergang zu hybriden Werkstoffsystemen und zum Multi-Material-Design, um „das richtige Material an der richtigen Stelle“ gezielt zum Einsatz zu bringen. Die dadurch erzielten Leichtbaugrade übertreffen die Potentiale eines einzelnen Werkstoffes und erlauben damit neue Herangehensweisen bei der Produktgestaltung. Ein Beispiel aus der Vergangenheit ist hierbei der Übergang von reinem Aluminium zu GLARE® in der Luftfahrtindustrie, welches erstmalig großflächig in der Passagierversion des Airbus A380 eingesetzt wurde. In diesem Hybridmaterial, bestehend aus duromer gebundenen Glasfaser- und Aluminiumschichten, werden gleich mehrere Vorteile von Hybriden im Vergleich zu reinen Faserverbund- oder Metallbauteilen kombiniert. So zeigt dieses Material neben der gewonnenen Gewichtseinsparung insbesondere bessere Impacteigenschaften und Ermüdungsverhalten. Durch die flächige Verbindung von Faserverbund und Metallkomponenten entsteht ein „quasi-monolithisches“ Gefüge, das die Vorteile beider Materialwelten vereint und sich damit von lokal verstärkten Metallbauteilen unterscheidet.

Ziel ist es, diese Materialklasse weiter voranzutreiben und kosteneffiziente Hybridlaminate bestehend aus Metall und Carbonfasern zu generieren. Leichtbaumaterialien auf Basis von 50k-Thermoplasthalbzeugen und diverse Metalle werden auf etablierten, industriellen Anlagen verarbeitet, so dass skalierbare und kosteneffiziente Herstellprozesse entstehen. Durch die Verwendung von thermoplastischen Matrixmaterialien des Faserverbundwerkstoffs wird darüber hinaus erwartet, dass wesentliche Nachteile in der automatisierten Fertigung von Faserverbundstrukturen durch Nutzung von duromeren Matrixsystemen umgangen werden können und eine Verarbeitung entsprechend ausgelegter Hybridlaminate in Anlehnung an die Prozesse bei metallischen Bauweisen erfolgen kann.

Abbildung 1: Vergleich des herkömmlichen Herstellungsprozesses von GLARE® mit dem geplanten Umformprozess des thermoplastischen Hybridlaminats