Herausforderungen bei der Umformung von Piezo-Metall-Verbunden

Hybridbauteile werden immer häufiger eingesetzt, um den wachsenden Anforderungen an Leichtbau und Funktionsintegration gerecht zu werden. Durch die Kombination der vorteilhaften Eigenschaften verschiedener Werkstoffklassen können funktionsgerechte Bauteile hergestellt werden, welche durch die Integration von Piezo-Elementen mit einer zusätzlichen ""Intelligenz"" versehen werden können. Eine derartige Sensor- und Aktuatorfunktionalität eröffnet Anwendungsfelder wie das Health-Monitoring oder die Herstellung adaptiver Strukturen. In diesem Beitrag wird eine Methode vorgestellt, die die Herstellung von intelligenten Halbzeugen und deren Umformung ermöglicht. Dabei wird ein Piezomodul zwischen ein ebenes Blech und eine Decklage durch Kleben integriert. Die Umformung des Verbundes erfolgt noch im viskosen Zustand des Klebstoffes, die Aushärtung findet erst nach dem Umformen statt. Dieser Artikel zeigt die sich hier ergebenden Herausforderungen für die Gestaltung des Halbzeugdesigns und des Umformprozesses auf. Weiterhin werden Möglichkeiten zur Charakterisierung der umgeformten Verbunde, z. B. mit Hilfe einer 3D-Formanalyse, beschrieben. Es konnte nachgewiesen werden, dass verschiedene Halbzeugdesigns für die Herstellung von Piezo-Metall-Verbunden möglich sind. Eine stärkere Neigung zur Faltenbildung im Vergleich zu rein metallischen Werkstoffen muss bei der Bauteilauslegung Berücksichtigung finden.