Fügen von Metall-Faserverbund-Hybridwellen im Schleuderverfahren

Ein neuer Ansatz zur Herstellung von leichten Antriebswellen ist das Schleuderverfahren, welches im Rahmen dieses Werkes betrachtet wird. Eigene Arbeiten haben gezeigt, dass metallische Einleger im Schleuderverfahren an die entstehende Hohlstruktur aus Faserverbundkunststoff (FVK) angebunden werden können. Bei derartigen Antriebswellen ist in den meisten Fällen eine solche Multi-Material-Bauweise erforderlich, um über das Metall sowohl hohe tribologische bzw. hohe lokale Lasten in die Wellen einzuleiten, als auch um über den FVK die Lasten über lange Distanzen zu übertragen. Das Schleuderverfahren und das Fügen des Metalls im Prozess versprechen in diesem Zusammenhang Prozessketten zu vereinfachen und neue gewichtsreduzierende Ansätze zur Lasteinleitung zwischen Metall und FVK. Beim Schleuderverfahren werden Zentrifugalkräfte zur Tränkung der trockenen Faserstruktur genutzt. Sollen Metalle in diesem Verfahren angebunden werden, sind neben radialen auch axiale Fließwege notwendig. Während die radiale Tränkung aufgrund der radial wirkenden Zentrifugalkräfte vergleichsweise schnell voranschreitet und weitestgehend verstanden ist, wurden axiale Tränkungsmechanismen bislang nur unzureichend erforscht. Die vorliegende Arbeit nimmt sich dieser Problematik an. Es wird ein Modell hergeleitet, welches die Tränkung von trockenen Faserstrukturen beim intrinsischen Fügen von Einlegern im Schleuderverfahren beschreibt. Es erlaubt den Tränkungsfortschritt vorherzusagen, sodass der Prozess mit seinen Parametern eingestellt werden kann. Das hergeleitete Modell wird mit einem statistischen Versuchsplan validiert und dabei auch die Sensitivität eingehender Modellparameter untersucht.