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Oral-Poster-Präsentation

Prüfmethodik zum Schädigungsverlauf Remote-Lasergeschnittenen CFK unter zyklischer mechanischer Beanspruchung

Donnerstag (27.06.2019)
09:36 - 09:39 Uhr

Die trennende Bearbeitung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK) birgt besondere Herausforderungen an die Schneidverfahren. Die Ursache ist die inhomogene Materialzusammensetzung. Bei klassischen mechanischen Verfahren, wie zum Beispiel dem Fräsen, führen die hohe Härte der Fasern in Verbindung mit den viskoelastischen Eigenschaften der polymeren Matrizes zu einer ausgeprägten Abrasion der Bearbeitungswerkzeuge. Deren Verschleißzustand wirkt sich wiederum auf die Kantenqualität aus. Beim berührungslosen Remote-Laserstrahlschneiden treten diese Effekte nicht auf. Die unterschiedlichen Zersetzungstemperaturen und Wärmeleitfähigkeiten der Verbundkomponenten führen hier jedoch zur Ausbildung einer Wärmeeinflusszone (WEZ) am Schnittrand. Dabei sind es gerade die Werkstoffkanten, die einen empfindlichen Einfluss auf die Lebensdauer zyklisch beanspruchter Bauteile haben. Durch den Randzoneneffekt an Mehrschichtverbunden gilt dies nicht minder als für metallische Bauteile.

Der Gegenstand der vorgestellten Untersuchungsergebnisse ist daher der Einfluss der WEZ auf die zyklische Beanspruchbarkeit von CFK. Es werden mechanische Prüfmethoden vorgestellt, mit denen der Bearbeitungszustand der Werkstoffkante mit dem Schädigungsverlauf in Zusammenhang gebracht werden kann. Ein Vergleich zwischen mechanisch erzeugten und durch Laserschnitt hergestellter Ränder erlaubt die Einordnung der Verfahrenseinflüsse auf das Werkstoffverhalten. Der Anfangszustand der verschiedentlich generierten Schnittkanten wird außerdem durch materialografische Befunde dokumentiert und ausgewertet. Diese geben darüber hinaus Aufschluss über das Optimierungspotential des thermischen Schneidverfahrens im sich ergebenden Spannungsfeld zwischen Schnittqualität und damit zu verknüpfender Lebensdauer sowie einer hohen Prozessgeschwindigkeit.

Sprecher/Referent:
Michael Rose
Technische Universität Dresden
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dipl.-Ing. Sebastian Schettler
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Martina Zimmermann
    Technische Universität Dresden
  • Prof. Dr. Eckhard Beyer
    Technische Universität Dresden