Teilprojekt B4

In zukünftigen Hochleistungsanwendungen des Maschinen-, Fahrzeug- und Gerätebaus sowie der Medizintechnik treten Umwelt- und Komfortanforderungen verstärkt in den Vordergrund. Hierbei kommt dem Einsatz innovativer ressourcenschonender thermoplastischer Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) mit integrierten Piezokeramik-Modulen besondere Bedeutung zu. Diese neuartigen aktiven faserverstärkten Thermoplastverbunde bieten bei funktionsintegrierten Leichtbauteilen für die aktive Beanspruchungskontrolle, das sog. „Energy Harvesting“ und die aktive Schwingungsdämpfung zahlreiche Vorteile gegenüber konventionellen Bauweisen. Ein Großserieneinsatz steht jedoch noch aus, da insbesondere geeignete serientaugliche und robuste Fertigungsprozesse fehlen.
Ziel dieses Teilprojektes ist daher die Entwicklung großserienfähiger Produktionstechnologien für Polyamid-(PA-) bzw. Polyetheretherketon-(PEEK-) Faserverbundstrukturen mit in den Verbund stofflich homogen integrierten thermoplastverbundkompatiblen Piezokeramik-Modulen (TPM). Diese neuartigen aktiven PA- bzw. PEEK-Faserverbundkomponenten stellen mit ihrem ausgezeichneten mechanischen, thermischen und biophysikalischen Eigenschaftsspektrum sowohl wissenschaftlich als auch technologisch einen Innovationsträger mit breiter Ausstrahlung auf zahlreiche Anwendungsfelder dar.
Im zweiten Antragszeitraum soll auf Basis der im ersten Zeitraum für die Fertigung ebener Basiskomponenten erarbeiteten technologischen Grundlagen die weiterführende Entwicklung von effizienten Fertigungstechnologien für einfach gekrümmte Strukturen erfolgen. Dafür sind insbesondere Konfektionstechnologien für die kontinuierliche großserienfähige Leiterbahnintegration, TPM-Bestückung und Kontaktierung – kurz „ePreforming“ – systematisch zu untersuchen. Darüber hinaus wird die Verknüpfung der einzelnen Prozessschritte im Hinblick auf eine durchgängige Prozesskette realisiert, wofür angepasste Handlingsysteme und adaptierbare Multi-Kontur-Werkzeuge zu entwickeln sind. Zur Beschreibung und Rückführung fertigungswirksamer Einflüsse auf die Bauteileigenschaften ist eine umfassende Prozessanalyse durchzuführen.