Stoffschlüssige Multimaterialverbunde aus Metall und faserverstärkten Duromeren über Hybridpultrusion

Die Entwicklung von Multi-Material-Hybriden durch Spritzgießen wurde am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. (IPF) in der Vergangenheit sehr intensivuntersucht. Dabei wurde eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den verschiedenen Substraten durch den Einsatz eines neu entwickelten zweistufig aushärtenden Pulverlacks als latentes Reaktivadhäsiv realisiert. Auf diese Weise ist es gelungen 3-Schicht-Hybride mit Stahl-TPU-SMC zu generieren, die sehr hohe Haftfestigkeiten aufweisen. Das IPF und das Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik(IWU) haben im Forschungsprojekt "Hybridpultrusion" gemeinsam einen neuartigen Ansatz zur Herstellung von Multimaterialprofilen in einem modifizierten Pultrusionsverfahren erarbeitet. Dazu wird ein pulvervorbeschichtetes Stahlblech mit einer glasfaserverstärkten Epoxidharzmatrix kombiniert. Für erste grundlegende Untersuchungen wurde das imprägnierte Fasermaterial im Resin-Transfer-Molding-Verfahren (RTM Verfahren)auf die mit Pulverlack vorbeschichteten Stahlbleche aufgebracht. Nach Variation der Beschichtungsrezeptur und der Verarbeitungsparameter wurde die Haftfestigkeit der resultierenden Hybridstrukturen in Anlehnung an DIN 65148 ermittelt. Es konnte nachgewiesen werden, dass dieses Verfahren zu sehr hohen Haftfestigkeiten führt, die auch auf die Ausbildung einer kovalenten Matrix-Stahl-Bindung zurückzuführen sind. Darüber hinaus wurde der Versagensmechanismus nachträglich untersucht. Durch die Anpassung der erfolgreichen Werkstoffkombination an das Pultrusionsverfahren konnte darüber hinaus gezeigt werden, dass auch unter diesen kontinuierlichen Verarbeitungsbedingungen stoffschlüssige Hybride realisiert werden können. Mit den neuen Entwicklungen können hybride Strukturbauteile sehr wirtschaftlich aus pultrudierten Profilen hergestellt werden. Dies konnte durch die Fertigung von Demonstratorbauteilen in Form eines Seitenschwellers und einer Gleitschiene gezeigt werden.