Prakt. Met. Sonderband 41 (2009) 99
Präparation von Dünnschliffen aus langfaserverstärkten Verbund-
werkstoffen mit Polymer- oder Aluminiummatrizes zur Bestimmung
der Grenzflächenscherfestigkeit mittels Push-Out Test
A. Ohl, M. Merzkirch, M. Grigo, B. Butz, K. A. Weidenmann
Universität Karlsruhe (TH), Karlsruhe
1 Einführung
Die größer werdende Nachfrage nach kosten- sowie ressourcensparenden Bauteilen für die Ver-
kehrs- und Luftfahrttechnik verlangt nach Strukturen mit geringer Dichte bei gleich bleibender bzw.
erhöhter Steifigkeit und Festigkeit. Innerhalb des Leichtbaus gehen demzufolge die Anforderungen
zu verbesserten spezifischen Steifigkeiten durch den Einsatz von Verbundwerkstoffen. Unidirektio-
nal faserverstärkte Polymere sowie Metalle mit im Vergleich zu den unverstärkten Varianten erhöh-
ten Festigkeiten und Steifigkeiten besitzen ein großes Potenzial für den Einsatz in (semi-) struktu-
rellen Bauteilen. In diesem Beitrag beschränken sich die Untersuchungen einerseits auf glasfaser-
verstärktes Polypropylen als auch Aluminiumoxidfaser verstärktes Reinstaluminium. Ersteres ist
beispielsweise für den Einsatz in weniger stark beanspruchten Baugruppen wie z.B. Kofferraumde-
ckel, Reserveradmulden sowie Stoßfängerträger vorgesehen. Das mit den keramischen Fasern ver-
stärkte Reinstaluminium findet vor allem als Verbunddraht in Hochspannungsleitungen als Träger-
material Anwendung, soll jedoch mittels Verbundstrangpressprozess [1][2][3] als Verstärkungsele-
ment innerhalb einer Hybridstruktur Anwendung finden.
Zur Charakterisierung der Kraftübertragung zwischen Matrix und Verstärkungselement und de-
ren Optimierung ist eine entsprechend aussagekräftige Charakterisierung der Grenzfläche unab-
dingbar. Die Präparation von spröden Fasern in einer weichen Matrix stellt hohe Anforderungen an
die Präparationsbedingungen. Innerhalb dieser Arbeit soll die Präparation von Dünnschliffen für die
beiden vorgestellten Materialkombinationen zur Durchführung von Push-Out Versuchen [4] vorge-
stellt werden, die dazu dienen, die Anbindung zwischen Verstärkungselement und Matrixmaterial
zu quantifizieren.
2 Versuchsmaterialien und Versuchsdurchfiihrung
2.1 Glasfaserverstirktes Polypropylen
Die Herstellung des glasfaserverstérkten Polypropylens erfolgt im LET-D-ILC-Prozess (Langfa-
ser verstirkte Thermoplaste im Direktverfahren mit Inline-Compounding) am Fraunhofer Institut
fir Chemische Technik [5][6]. Beim LFT-D-ILC Prozess werden die Fasern direkt dem aufge-
schmolzenen Polymer im Extruder zugefiihrt. Vorteil dieses Verfahrens ist die Umgehung des
Halbzeuges und der damit verbundenen mehrmaligen Erwärmung der Kunststoffmatrix, was die
Ferticungskosten und die Werkstoffbelastune reduziert. In dieser Arbeit wird mit 30 Gew.-% Glas-
