Formschlüssig verbundene Metall-Kunststoff-Hybridbauteile durch Integration von Blechumformung und Spritzgießen

Im Rahmen dieser Arbeit wurden grundlegende Untersuchungen zur umformtechnischen Erzeugung formschlüssig gefügter Metall-Kunststoff-Hybridbauteile durch das Polymer Injection Forming (PIF) durchgeführt. Beim PIF-Verfahren wird der Kunststoffspritzgießprozess mit wirkmedienbasierten Blechumformverfahren zur Herstellung leichter und funktionaler Kunststoff-Metall-Hybride kombiniert. Der Vorteil liegt hierbei in der gleichzeitigen Nutzung der Kunststoffschmelze zum einen als Wirkmedium im Umformprozess, zum anderen aber auch - im erkalteten Zustand - als Verbundkomponente des Hybridbauteils. Weiterhin bedeutet die integrierte Umformung des Bleches im Spritzgießwerkzeug durch die Kunststoffschmelze eine Prozesskettenverkürzung im Vergleich zur konventionellen Hybridherstellung. Das PIF-Verfahren wird im Rahmen der Arbeit innerhalb einer neuen Prozesskette untersucht, bei der neuartige, hinsichtlich der späteren Bauteilfunktion anpassbare Blechhalbzeuge zum Einsatz kommen. Diese weisen Perforierungen bzw. makroskopische Strukturierungen auf, sodass mechanisch hoch belastbare, formschlüssige Verbindungen von Kunststoff- und Blechkomponente erzeugt werden können. Für jede der drei betrachteten Prozessvarianten wurden der kombinierte Umformprozess als auch die eingesetzten Spezialblechhalbzeuge ausgelegt sowie die Verfahrensgrenzen zur Erzeugung von flächigen bzw. zylindrischen Kunststoff-Metall-Hybridbauteilen mittels experimenteller und numerischer Untersuchungen analysiert. Die Eigenschaften der erzeugten Kunststoff-Metall-Hybridbauteile wurden sowohl hinsichtlich des Umformergebnisses als auch in Hinblick auf die funktionalen Eigenschaften der Bauteile charakterisiert. Abschließend werden Anknüpfungspunkte für weitere Forschungsansätze erläutert.