Pultrusion hybrider Verbindungselemente

Um technische Systeme effizienter und ressourcenschonender zu gestalten, setzen Unternehmen zunehmend auf hybriden Leichtbau. Dabei werden gezielt unterschiedliche Werkstoffgruppen kombiniert – beispielsweise Metalle mit Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV). Diese Verbindung vereint die Stärken beider Materialien: hohe Festigkeit, geringes Gewicht und konstruktive Flexibilität. So entstehen Komponenten, die gezielt an lokale Belastungen angepasst sind.

In der Praxis scheitert der breite Einsatz solcher Hybridbauteile jedoch häufig an fehlenden Fügeverfahren und automatisierten Fertigungsprozessen. Bisher verfügbare Technologien lassen sich meist nur im Labormaßstab oder mit hohem manuellem Aufwand umsetzen. Die Übergänge zwischen FKV und Metall sind konstruktiv anspruchsvoll und schwer in bestehende Produktionsketten integrierbar. Gleichzeitig erschweren unzureichende Recyclingmöglichkeiten und fehlende Lebenszyklusanalysen eine nachhaltige Anwendung.

Im Projekt Hybrid-Switch haben wir genau hier angesetzt: Gemeinsam mit unseren Partnern haben wir automatisierte, serientaugliche Fertigungsprozesse für hybride Leichtbaustrukturen aus FKV und Metallen entwickelt. Dafür erarbeiteten wir automatisierte Fertigungsprozesse, die sich in bestehende Produktionsumgebungen integrieren lassen und auch in kleinen und mittleren Unternehmen anwendbar sind. 

Im Zentrum der Entwicklung stand die Übertragung innovativer Hybrid-Verbindungstechnologien auf das etablierte Serienverfahren Pultrusion. Mithilfe eines neuartigen »offenen« Werkzeugs können Bleche im Fertigungsprozess in das Pultrudat integriert werden, ohne dass dabei zusätzliche Fügeschritte notwendig werden. Ein spezieller Pulverlack bildet während der Aushärtung der duroplastischen Matrix eine feste, unlösbare Bindung zwischen Blech und FKV. 

Das so entstehende Hybrid-Bauteil besitzt somit einen reinen Metallteil und kann mit klassischen Fügeverfahren wie Schweißen oder Schrauben an weitere metallische Strukturen gefügt werden, ohne dass der temperatursensible FKV geschädigt wird. 

Die im Projekt Hybrid-Switch entwickelte Hybrid-Pultrusion ist auf unzählige Anwendungen in zahlreichen Branchen übtertragbar. Großes Potenzial wird beispielsweise im Autombil-, Nutzfahrzeug- oder Schiffbau gesehen.