TY - THES

T1 - Machbarkeitsuntersuchung zur Herstellung von CFK – Aluminium Verbundgussstrukturen im Sandgussverfahren

AU - Kleinhans, Robert

N1 - gesperrt bis 16-10-2020

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Aktiv betriebener Leichtbau ist das Schlagwort im modernen innovativen Fahrzeugbau. Um die Fahrzeuge bei stets steigenden Anforderungen an die Sicherheit und den Komfort dennoch effizienter zu machen, sind Maßnahmen notwendig, um das Fahrzeuggewicht bei der Entwicklung neuer Modelle zu reduzieren bzw. zumindest stagnieren zu lassen. Aluminium als Konstruktionsmaterial hat schon lange Einzug in die Automobilindustrie gehalten. Im Motorenbau darf es mittlerweile als Standardwerkstoff genannt werden. Selbiges gilt zunehmend auch für Karosserieteile und tragende Strukturen. Kohlefaserverstärket Kunststoffe sind hier noch eher die Ausnahme, abgesehen von Anwendungen in hochpreisigen Derivaten. Die Kombination aus Aluminium und CFK eröffnet hinsichtlich der Kombination von Werkstoffeigenschaften eine neue Dimension des Leichtbaudesign. Um den gegenwärtigen Fügetechnologien eine Alternative beizustellen, geht es in dieser Arbeit. CFK in Gusskonstruktionen einzubinden, bietet zahlreiche Vorteile. Und in Kombination mit Sandguss sind auch der gestalterischen Freiheiten kaum Grenzen gesetzt. Um das Sandgussverfahren für den Anwendungsfall zu optimieren, wurden diverse Maßnahmen ergriffen. So musste die Abkühlgeschwindigkeit nach Außen maximiert, und der Wärmeübergang auf den Einleger minimiert werden. Dies geschieht einerseits durch hochwärmeleitende Medien wie metallischen Kühlkörpern, andererseits mittels Sperr oder Grenzschichten, welche einen schlechten Wärmeübergang aufweisen. Eine Reihe von Kombinationen wurde hier in einem Miniaturmodell mit drei Formnestern untersucht. Dabei kamen verschiedene Arten von Formstoffen, Kühlkörpern und keramischen Sperrschichten zum Einsatz. Ebenso wurde der Legierungseinfluss von drei gängigen Aluminium-Gusslegierungen untersucht. Die hier erhaltenen Erkenntnisse wurden auf eine bauteilnahes Modell übertrage, welche Strukturen aufweist, wie es in einem Fahrzeug vorkommen könnte. Einige Fragen konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit beantwortet werden, welche als großer Schritt in Richtung Serienreife des Verfahrens gewertet werden darf.

AB - Aktiv betriebener Leichtbau ist das Schlagwort im modernen innovativen Fahrzeugbau. Um die Fahrzeuge bei stets steigenden Anforderungen an die Sicherheit und den Komfort dennoch effizienter zu machen, sind Maßnahmen notwendig, um das Fahrzeuggewicht bei der Entwicklung neuer Modelle zu reduzieren bzw. zumindest stagnieren zu lassen. Aluminium als Konstruktionsmaterial hat schon lange Einzug in die Automobilindustrie gehalten. Im Motorenbau darf es mittlerweile als Standardwerkstoff genannt werden. Selbiges gilt zunehmend auch für Karosserieteile und tragende Strukturen. Kohlefaserverstärket Kunststoffe sind hier noch eher die Ausnahme, abgesehen von Anwendungen in hochpreisigen Derivaten. Die Kombination aus Aluminium und CFK eröffnet hinsichtlich der Kombination von Werkstoffeigenschaften eine neue Dimension des Leichtbaudesign. Um den gegenwärtigen Fügetechnologien eine Alternative beizustellen, geht es in dieser Arbeit. CFK in Gusskonstruktionen einzubinden, bietet zahlreiche Vorteile. Und in Kombination mit Sandguss sind auch der gestalterischen Freiheiten kaum Grenzen gesetzt. Um das Sandgussverfahren für den Anwendungsfall zu optimieren, wurden diverse Maßnahmen ergriffen. So musste die Abkühlgeschwindigkeit nach Außen maximiert, und der Wärmeübergang auf den Einleger minimiert werden. Dies geschieht einerseits durch hochwärmeleitende Medien wie metallischen Kühlkörpern, andererseits mittels Sperr oder Grenzschichten, welche einen schlechten Wärmeübergang aufweisen. Eine Reihe von Kombinationen wurde hier in einem Miniaturmodell mit drei Formnestern untersucht. Dabei kamen verschiedene Arten von Formstoffen, Kühlkörpern und keramischen Sperrschichten zum Einsatz. Ebenso wurde der Legierungseinfluss von drei gängigen Aluminium-Gusslegierungen untersucht. Die hier erhaltenen Erkenntnisse wurden auf eine bauteilnahes Modell übertrage, welche Strukturen aufweist, wie es in einem Fahrzeug vorkommen könnte. Einige Fragen konnten im Rahmen der vorliegenden Arbeit beantwortet werden, welche als großer Schritt in Richtung Serienreife des Verfahrens gewertet werden darf.

KW - Composite Aluminium-Carbon fibre

KW - Aluminum casting

KW - sand casting

KW - lightweight construction

KW - carbon fibre

KW - Sandguss

KW - Verbundguss

KW - Aluminiumguss

M3 - Masterarbeit

ER -