DuroHyb Hybride Bauweisen werden langzeitbetriebssicher

Projektbeschreibung:

Hybride Bauweisen bieten großes Potential, lokal und anwendungsspezifisch die am besten geeigneten Materialen einzusetzen und so ressourceneffiziente, hochleistungsfähige und leichte Bauteile herzustellen. Im Karosseriebau wird diese Technologie bspw. mit Kunststoff-Metall-Hybriden bereits erfolgreich eingesetzt. Kunststoff-Metall-Hybride auf thermoplastischer Basis, die als Stand der Technik gelten, weisen jedoch für Einsatzbereiche mit Ansprüchen wie hoher Temperatur- und Medienbeständigkeit oder gesteigerter Dauerfestigkeit eine geringere Leistungsfähig-keit auf. Für Bereiche mit hochbelasteten Bauteilen, beispielsweise im Antriebsstrang von E-Fahrzeugen, gibt es so nur wenige werkstofftechnische Möglichkeiten. Kunststoff-Metall-Verbindungen auf der Basis von Harzen (duroplastische Basis) können eine Lösung für hohe Langzeitbetriebssicherheit sein. Sie besitzen im ausgehärteten Zustand die Nachteile von Hybriden auf thermoplastischer Basis nur noch in sehr geringem Umfang. Gleichzeitig weisen sie eine wesentlich verbesserte Beständigkeit auf. Aktuelle Hürden bestehen allerdings darin, dass eine Auslegung und Fertigung langzeitig dynamisch stabiler Bauteile auf Grund fehlender  Werkstoffkennwerte, Schadensmodelle und zugehöriger Fertigungs- und Fügetechnologien nicht zuverlässig möglich ist.

Das Ziel des Vorhabens DuroHyb ist daher die ganzheitliche Entwicklung eines Kunststoff-Metall Hybridbauteils innerhalb einer geschlossenen Wertschöpfungskette – von der Konzeption und Konstruktion, der Auslegung und Herstellung bis zur Qualitätssicherung und dem Recycling.
Sowohl die Variation der stofflichen Randbedingungen, der Oberflächenvorbehandlung des Metalls und der Modifizierung duroplastischer Formmassen erfolgen zunächst auf Probenebene, um Rückschlüsse auf die in der Grenzfläche wirkenden Effekte ziehen zu können. Die anschließende Bauteilentwicklung dient dazu, die ermittelten Einflussfaktoren auf makroskopischer Ebene zu validieren und für die weitere Anwendung zu optimieren. Anhand eines Demonstrators soll anschließend der Nachweis der Funktionsfähigkeit und des Nutzens der Hybridbauweise erbracht werden. Als Demonstratorbauteil wird eine Rotorwelle getestet, wie sie typischerweise in Antriebsmotoren von Elektromobilen eingesetzt werden kann.

Das Projekt versetzt die Industrie in die Lage, Prozess-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Metall-Duroplast-Hybriden zu erfassen und daraus resultierend die Vorhersagequalität der Simulation zu verbessern. So können bestehende technische und wirtschaftliche Risiken entlang der gesamten Technologiekette erfasst, neue Einsatzmöglichkeiten und Märkte für die Kunststoff-Metall-Hybridbauweise und die entsprechenden wirtschaftlichen Vorteile erschlossen werden.

Projektdaten:

Projektpartner:

	Schaeffler Technologies AG und Co. KG
	DEWE Brünofix GmbH
	Hexion GmbH
	RF-Plast GmbH
	Sigma Engineering GmbH
	Technische Universität Chemnitz, Professur Kunststoffe, KT