Beschreibung
P 494 – Anwendung von Schichtverbundblechen für Leichtbaukonzepte
Das Projekt Anwendung von Schichtverbundblechen für Leichtbaukonzepte will einen Beitrag leisten innerhalb der Entwicklungstendenz der Gewichtsreduzierung insbesondere in der Automobilbranche zur Energieeinsparung bei gleichzeitig zunehmendem Anspruch an Komfort und Sicherheit durch Integration verschiedener Funktionen in einen
Grundbaustein eines komplexen Endproduktes. Dazu sollen in das Grundbauteil des Karosseriebleches oder in einzelne Elemente auf Stahlblechbasis im Fahrzeug-/ Gerätebau elektrische Funktionen gemeinsam mit schützenden organischen Schichten auf hochfesten Stahl integriert werden.
Ziel ist die Erstellung eines umgeformten Verbundbleches, das Stütz-, Schutz-, Isolations und Leitungsfunktionen in einem Bauteil gewichtssparend erfüllt. Technologische Basis ist ein im Durchlaufverfahren mit EAA-Thermoplastfolie beschichtetes Stahlblech, das sowohl verschiedenen Modellumformprozessen unterworfen wird, als auch zur Aufnahme von Kupferfolieleiterbahnen in einem Fügeprozess zu einem Dreischichtverbund dient. Diese beiden Prozesse werden in zwei unterschiedlichen Technologien nacheinander ausgeführt :
1. Herstellung des Dreischichtverbundes am Ende der Wertschöpfungskette, d.h. zuerst Umformung des EAA-beschichteten Stahlbleches und nachträgliches Einprägen eines Schaltkreises von spröder Elektrolytkupferfolie mittels MID-Technologie.
2. Herstellung des Dreischichtverbundes am Anfang der Wertschöpfungskette, d.h. zuerst Durchführung eines Heißpräge-Klebe-Prozesses mit hochduktilen Kupferfolieleiterbahnen auf die Polymerschicht des ebenen Verbundbleches und danach gemeinsame Umformung des Dreischichtverbundes.
Diese Schichtverbundbleche werden hinsichtlich folgender Eigenschaften untersucht:
Mechanisch-technologische Kennwerte, Schichtdickenentwicklung, Isolation der Kunststoffschicht, Haftfestigkeit von Kupfer auf Polymer, Lötbarkeit, Temperaturwechselbest ändigkeit, Reibwert im Streifenziehversuch, einachsige Dehnbarkeit im Zugversuch, Grenzformänderung und Umformbarkeit in mehrachsigen Modellumformprozessen. Umformtechnisches Fazit ist einerseits die uneingeschränkte Umformbarkeit des zweischichtigen Verbundbleches Stahlbasis / EAA-Kunststoffschicht bis zum Bruch des Stahlgrundwerkstoffes – andererseits die eingeschränkte Umformbarkeit eines dreischichtigen Materialverbundes Stahlblech / Polymerschicht / Kupferfoliestreifen ohne zusätzlichen Schmierstoffeinsatz in DEN Grenzen, die durch die Bruchdehnung der Kupferfolie bei mehrachsiger Beanspruchung und den werkzeugabhängigen Grad der Prägeveränderung der Kunststoffoberfläche gesetzt werden. Innerhalb dieser Umformgrenzen, d.h. bis zur Gleichmaßdehnung der schwächsten Verbundwerkstoffkomponente
bleiben die Schichtverbunde bei konstanter Isolationsfähigkeit der Kunststoffschicht erhalten. Das Einprägen von Kupferfolieschaltkreisen mittels MID-Technologie nach erfolgter Umformung eines zweischichtigen Verbundbleches bis zur Gleichmaßdehnung des Stahles zu einem Dreischichtverbund ist mit Spezialwerkzeugen möglich. Das durch Füge- und Umformprozesse gefertigte Verbundblech kann neben seiner Stütz- und Schutzfunktion unterschiedliche elektrische Leitungsfunktionen bei guter Isolation der Leiterbahnen gegen das Stützblech in einem Bauteil gewichtssparend erfüllen. Die geformten, mit Kupferleiterbahnen bedruckten Stahl-Kunststoff-Schichtverbundbleche können vor allem im Bereich der Signal- oder Kleinleistungsströme im Automobilbau unter Nutzung der guten Wärmeableitung angewendet werden. Darüber hinaus ist die Anwendung dieser Schichtverbundbleche mit in Kunststoffschichten integrierten Leiterbahnen auf dem Gebiet einer in die Karosserie integrierten planaren Autoantenne eine Möglichkeit der nahezu unsichtbaren Antennengestaltung. Ein weiteres umfangreiches Anwendungsfeld ist auch im Bereich der Haushaltgeräte / Haushaltelektrik für platz- und gewichtssparende Kompaktbauweise gegeben.
Autoren:
R. Müller, J. Reichert, V. Thomas
Veröffentlichung:
2003
