Projektlaufzeit: 01.01.2023 – 31.12.2025
2024-02-29_BMBF_KickOff_HybridDigital
2023-04-24_GetTogether_HybridDigital
Hybridwerkstoffe, auch als Multimaterialkombinationen bezeichnet, finden heute vermehrt ihren Ein-satz im Maschinenbau, in der Luft- und Raumfahrt oder im Automobilsektor. Die Materialkombinationen sind genauso vielfältig wie die Verbindungstechniken. Neben der Klebetechnik kommt die mechanische Verbindung ebenso verbreitet zum Einsatz. Die Eigenschaften der Hybridwerkstoffe hängen stark von der Fügetechnik und den Prozessparametern ab. Eine systematische Erfassung existiert derzeit nicht. Bei der Entwicklung neuer Hybridstrukturen dominiert “Trial-and-Error“. HybridDigital leistet einen wesentlichen Beitrag zur digitalisierten und nachhaltigen Etablierung von Hybridstrukturen für den Leichtbau. Mit Hilfe eines digitalen Zwillings für Hybride soll zukünftig eine ressourcenoptimierte und robuste Entwicklung von Hybridstrukturen auf Basis individualisierter Fügeverbindungen möglich sein. Im Fokus des Forschungsvorhabens steht die Ermittlung, Systematisierung, Strukturierung, Modellierung und letztlich formalsprachliche Beschreibung der prozessabhängigen Kennwerte. Die Datenerhebung basiert auf der Charakterisierung und Beschreibung von Hybridstrukturen auf experimen-teller und numerischer Ebene für eine ausgewählte Multimaterialkombination (Stahl-Carbonfaserkunststoffverbund, kurz Stahl-CFK). Das notwendige Wissen wird durch eine systemati-sche Probenherstellung und Charakterisierung des Verhaltens unter Belastung, vergleichend für zwei Fügetechniken (Kleben und Bolzen) erhoben, ergänzt um Schallemissionsanalysen. So können Schäden im Material bereits auf Mikroebene erkannt und mit dem Versagensverhalten im Hybrid auf Makroebene in Verbindung gebracht werden. Dies erlaubt die Verknüpfung der Eigenschaften der Hybridwerkstoffe mit den Prozessparametern und den Eigenschaften der jeweiligen Eingangsmaterialien. Damit sollen sowohl die Auswahl der geeigneten Fügetechnik als auch die Auslegung der Verbindung und die automatisierte Auswertung von Versagens- und Schadensmustern ermöglicht werden. Einen weiteren Mehrwert bietet die numerische Modellierung der Streuung der Materialkennwerte durch Materialschwankungen und systematische Maschinenfehler. Dadurch können Eigenschaftsschwankungen und somit das Versagensverhalten besser vorhergesagt und entsprechend bei der Bauteilauslegung berücksichtigt werden. Durch angepasste Sicherheitsfaktoren können der Materialeinsatz und das Gewicht im Bauteil reduziert und somit ein direkter Beitrag zur Schonung von Ressourcen und Umwelt geleistet werden.
