Randeinschmelzen

Um endlosfaserverstärkte, thermoplastische Sandwichverbunde als Strukturbauteil in Großserienanwendungen zu etablieren, ist neben der Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Bauteilform, das Bereitstellen von Verbindungskonzepten ein wichtiger Aspekt. Hierbei ist bei Sandwichstrukturen ein vergleichsweise großer Aufwand für die Fügestellenvorbereitung notwendig, um diese mit etablierten Fügeverfahren wie Schweißen, Nieten oder Kleben mit z.B. Tragstrukturen zu verbinden (Abbildung 1).

Abbildung 1: Flächige Verbindungskonzepte in Sandwichbauteile mittels monolithischer Randbereiche

Das Zusammenbringen der Decklagen zu einem monolithischen Laminat, ist eine Methode die es ermöglich die Fügestelle an Sandwichstrukturen vorzubereiten. So können im Nachgang die genannten Fügeverfahren ohne zusätzliche Verbindungsprofile angewendet werden. Speziell an den Randbereichen von Sandwich-Strukturbauteilen lassen sich die Deckschichten gut zu einem monolithischen Laminat zusammenbringen. Als Übergang zwischen der Sandwichstruktur und dem monolithischen Rand kann eine Fase dienen, welche mit einem Winkel von maximal 30° ausgeführt werden sollte. So kann unter Belastung der Kraftfluss optimal aus beiden Decklagen über den Kern, mit abnehmender Höhe, in eine Tragstruktur weitergeleitet werden (Abbildung 1 und 2).

Abbildung 2: Organosandwich-Struktur mit eingeschmolzenen Randbereichen

Während der Hybridverarbeitung der Organosandwich-Halbzeuge kann neben dem Umformen, ein Pressen der Randbereiche des Sandwichverbundes zu einem monolithischen Laminat erfolgen. Hierfür wurden bereits Validierungsversuche, mit dem Abschnitt über Warmumformung beschriebenen Versuchstand und einem speziell ausgelegten Stempel, durchgeführt. In den Versuchen wird eine ebene Organosandwich-Probe umlaufend mit der in Abbildung 3 dargestellten Fasengeometrie versehen.

Das Erwärmen im Infrarotstrahlungsofen erfolgt mit dem gleichen Aufheizregime, welche beim Thermoformen der Schalengeometrie (vgl. Abs.3.1) genutzt wird. Jedoch wird während des Pressvorganges zum Ende der Werkzeugschließbewegung, die in den Decklagen gespeicherte Wärme genutzt, um unter erhöhter Druckbelastung ein gezieltes Einschmelzen des Wabenkerns zum monolithischen Laminat zu bewirken.