In den vergangenen Jahren hat der industrielle Einsatz faserverstärkter Kunststoffe z.B. im Automobil- und im Luftfahrtbereich stetig zugenommen. Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer hohen spezifischen Festigkeiten bieten faserverstärkte Kunststoffe ein hohes Potenzial für die Umsetzung von Leichtbaukonzepten. Der Einsatz dieser Materialklasse stellt die Fügetechnik jedoch vor vielfältige Herausforderungen und fordert die Weiterentwicklung der eingesetzten Fügeverfahren.
Bei dem zu betrachtenden Fügeverfahren handelt es sich um das laserbasierte Direktfügen. Das Verfahrensprinzip ist vom klassischen Laserdurchstrahlschweißen abgeleitet und sieht die Verwendung eines lasertransparenten thermoplastischen Fügepartners sowie eines absorbierenden artfremden Fügepartners vor. Während des Fügeprozess durchstrahlt die Laserstrahlung den transparenten Fügepartner und wird an der Oberfläche des darunter befindlichen Fügepartners absorbiert. Die entstehende Wärme führt zum Aufschmelzen im Grenzflächenbereich der Fügeteile, wodurch eine direktgefügte Verbindung bereitgestellt werden kann.
Das Verfahren zeichnet sich durch sehr kurze Prozesszeiten, hohe Flexibilität und eine gute Automatisierbarkeit aus und bietet somit ein hohes Potenzial für die Anwendung in der Serienfertigung. Für den Einsatz des Verfahrens fehlen jedoch essentielle Grundlagen hinsichtlich der Laser-Material-Wechselwirkung und Kenntnisse über die bereitzustellende mechanische Performance der Technologie.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll eine experimentelle Untersuchung des Verfahrens unter Verwendung verschiedener absorbierender Materialien (z.B. CFK oder lackierter Bleche) vorgenommen werden. Unter Variation unterschiedlicher Laserprozessgrößen sollen relevante Einflussfaktoren identifiziert und vorherrschende Wechselwirkungen analysiert werden. Hierfür können unterschiedliche Prüfverfahren und Analysemethoden zum Einsatz kommen, wie z.B. mechanisch zerstörende Prüfung der Verbindungen im Zugscherversuch oder die Charakterisierung der Fügezone mittels Mikroskopie.
Der Umfang und die exakte thematische Ausrichtung werden individuell festgelegt. Das Thema eignet sich daher zur Bearbeitung im Rahmen einer Bachelor-/Studien- oder Masterarbeit.
Der Umfang der Arbeit ist skalierbar und lässt daher sowohl Bachelor-, Studien- als auch Masterarbeit zu. Eine detaillierte Aufgabenstellung kann beim betreuenden wissenschaftlichen Mitarbeiter erfragt werden. Die Zeit zur Einarbeitung wird unter Anleitung gegeben.
Bekannte Voraussetzungen der Fakultät zur Einreichung einer Bachelor- Studien- oder Masterarbeit. Grundkenntnisse im Bereich der Fügetechnik sind förderlich.
ab sofort