Gestaltung von Umform- und Fügeprozessen für Hybridlaminate mit sensorischen Schichten und die daraus resultierenden funktionalen Eigenschaften

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Die Funktionsintegration ermöglicht es, zusätzliche Bauteile einzusparen und somit nicht nur Kosten, sondern auch das Gewicht im Automobilbau zu reduzieren. Diese Methode wird insbesondere bei Blech- und Kunststoffwerkstoffen untersucht. Allerdings kann der derzeitige Stand der Technik beide Werkstoffe mit ihren jeweiligen spezifischen Eigenschaften nicht optimal vereinen, um Bauteile mit integrierten Funktionen in großem Umfang herzustellen. In dieser Arbeit wird das Thema anhand eines sensorischen Werkstoffverbundes behandelt, der aus einer mit piezokeramischen Partikeln gefüllten thermoplastischen Folie sowie einem Aluminiumblech und Kupferelektroden besteht. Ein Schwerpunkt der Arbeit liegt auf den Prozessschritten des Fügens der thermoplastischen sensorischen Folie mit einem Aluminiumblech und der schädigungsfreien Weiterverarbeitung des sensorischen hybriden Laminats mittels Blechumformprozessen. Dabei soll ein robuster kontinuierlicher Fügeprozess zwischen thermoplastischer Folie und Aluminiumblech umgesetzt und die mechanischen und technologischen Eigenschaften des sensorischen hybriden Laminats vollumfänglich charakterisiert werden. Der sensorische Verbund wird schließlich in einen Blechumformprozess überführt, um einen Funktionsdemonstrator herzustellen. Zusätzlich soll die Entwicklung eines FE-Modells zur Beschreibung des Umformverhaltens mit Schwerpunkt auf der Grenzfläche zwischen Metall und Kunststoff erfolgen. Mit den aufgeführten Methoden wird es möglich sein, die Abläufe zu analysieren und zu optimieren. Abschließend wird die Funktion des sensorischen hybriden Laminats als haptisches Eingabesystem und zur Zustandsüberwachung im Automobilbau nachgewiesen.