Plasmagestütztes Fügen von Sandwichelementen im Leichtbau (PLASCOIL)

Dieser Bericht ist das wissenschaftliche Ergebnis einer Zusammenarbeit des Institutes of Innovative Structures (iS-mainz) der Hochschule Mainz und des Forschungsinstituts für Leder und Kunststoffbahnen gGmbH (FILK Freiberg). Das IGF-Vorhaben 19195 BG der Forschungsvereinigung "Leder und Kunststoffbahnen" wurde über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen im Rahmen des Programms zur Förderung der "Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF)" vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung. Der weitere Dank gilt den Personen und Firmen, die im projektbegleitenden Ausschuss inhaltlich zum Gelingen des Vorhabens beigetragen haben. Dank gilt weiterhin den Mitgliedern der Fachbeirats Kunststoffbahnen am FILK Freiberg für die fachkritische Begleitung.


Sandwichelemente stellen wichtige Komponenten des modernen Leichtbaus dar, die am Bau, in Fahrzeugen und im Consumerbereich Einsatz finden. Sie bestehen typischerweise aus zwei metallischen Deckblechen, die durch einen geschäumten Kern aus PUR/PIR-Hartschaum schubfest verbunden sind. Sandwichelemente besitzen zentrale Bedeutung für eine hohe Energieeffizienz sowie den Klimaschutz. Ihre Weiterentwicklung befördern neue Funktionalitäten und die Nutzung nachwachsender Rohstoffe. Die damit verbundene höhere Streuung von Qualitätsparametern und die stärkere statische und dynamische Beanspruchung bergen aber auch Risiken. Ein Spezialproblem stellt der sogenannte "Blistereffekt" dar, d. h. die großflächige Delaminierung von Kern und Deckschicht an Sandwichmodulen. Das Projekt deckte Ursachen des Blisterings auf und entwickelte Gegenmaßnahmen. Dazu wurden mechanische, physikalische und chemische Methoden angewandt. Als Lösungsweg wurde die Verbesserung der Adhäsion an der Grenzfläche zwischen Tragschicht und Kern von Sandwichelementen entwickelt. Dazu wurde die Oberflächenmodifizierung von Coils mittels atmosphärischen Plasmas experimentell und in der industriellen Praxis erfolgreich getestet und einer konventionellen Behandlung durch Beflammung gegenübergestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Plasmabehandlung zu einer wirksamen Modifizierung der adhäsiven Eigenschaften der Fügepartner führt. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit des Blisterings eingedämmt und die Produktqualität verbessert.

 

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