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    Abschlussbericht zum BMBF-Forschungsprojekt MultiForm
    Die Herstellung von Hybridbauteilen aus Metall und Kunststoff für automobile Leichtbauanwendungen erfolgt in der Regel in getrennten Fertigungsschritten und Werkzeugen. Für die Blechumformung ist das Tiefziehen ein etabliertes Fertigungsverfahren und Kunststoffbauteile können in Spritzgieß- oder Fließpress-Verfahren hergestellt werden. In einer nachfolgenden Fügeoperation können Metall und Kunststoff zu einem hybriden Bauteil zusammengeklebt werden. Im öffentlich geförderten Forschungsprojekt „MultiForm“ wird eine wirtschaftliche Verfahrenskombination („Hybridpressen“) des Tiefziehens von Metallblechen und dem Fließpressen von langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT) entwickelt. Bei dem Hybridpressen werden drei Fertigungsschritte (Metall Tiefziehen, LFT-Fließpressen, Kleben) in einem Schritt vereint, sodass Hybridbauteile deutlich wirtschaftlicher gefertigt werden können. Das neuartige Verfahren „Hybridpressen“ wird im vorliegenden Projektbericht anhand zweier Bauteile aus dem Fahrwerksbereich demonstriert.
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    Intrinsische Hybridbauteile aus Metallblechen und langfaserverstärkten Thermoplasten (LFT) für den Fahrzeugleichtbau – Auslegung, Fertigung und Betriebsfestigkeit
    (2026-03-09)
    Die Metall-FVK Hybridbauweise kann dazu beitragen, die großen Herausforderungen zur Dekarbonisierung des Verkehrs und dem damit verbundenen Wandel in der Automobilindustrie hin zur Elektromobilität zu erreichen. Durch lokale Kunststoffverstärkungen in Kombination mit dünnwandigen Metallstrukturen werden erhebliche Gewichts- und CO2-Einsparpotentiale erzielt und alternative, neuartige Bauweisen ermöglicht. Besonders wirtschaftlich und zeiteffizient können Gewichtseinsparungen durch das Hybridpressverfahren erreicht werden, weil beim Hybridpressen – anders als bei der konventionellen Hybridtechnik – die Umformung vom Metall und die Urformung vom FVK in einem Werkzeug und einem Prozessschritt durchführbar sind. Das Ziel dieser Arbeit ist zum einen die Verfahrenserweiterung und -optimierung des Hybridpressens und zum anderen die Hybridbauteilentwicklung, simulationsgestützte Auslegung und Betriebsfestigkeitsprüfung. In der Arbeit werden zunächst das eingesetzte langglasfaserver-stärkte PA6LFT40 sowie ein Haftvermittler für die Metall-FVK Hybridbauweise charakterisiert. Darauf aufbauend wird eine Simulationsmethodik zur Auslegung bzgl. Steifigkeit, Festigkeit und Schwingfestigkeit entwickelt. Zudem wird eine für Fahrzeugstrukturen repräsentative Hybrid-Träger-Struktur im Labormaßstab konzipiert, gefertigt und zunächst in statischen und in schwingenden Lastfällen geprüft und anhand dessen das Leichtbaupotential von hybridgepressten Bauteilen aufgezeigt.
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    Optimization, Design, and Manufacturing of New Steel-FRP Automotive Fuel Cell Medium Pressure Plate Using Compression Molding
    In this work, a new plastic-intensive medium-pressure plate (MPP), which is part of a fuel-cell system, has been developed together with a steel plate meeting all mechanical and chemical requirements. This newly developed MPP had to achieve the objective of saving weight and package space. The use of compression molding as a manufacturing technique facilitated the use of glass mat thermoplastics (GMT) which has higher E-modules and strength compared to most of the injection molded materials. A steel plate was placed as an insert to help achieve the stiffness requirements. For the development, the existing MPP was benchmarked for its structural capabilities and its underlying functional features. Four different FRP materials were investigated in terms of their chemical and mechanical properties. PP-GMT material, which has both high mechanical performance and resistance against chemicals in the fuel cell fluid, had been chosen. Using the properties of the chosen PP-GMT material, topology optimization was carried out based on the quasi-static load case and manufacturing constraints, which gave a load-conforming rib structure. The obtained rib structure was utilized to develop the final MPP with adherence to the functional requirements of MPP. The developed plastic-intensive MPP exhibits a 3-in-1 component feature with a 55% reduction in package space and an 8% weight reduction. The MPP was virtually analyzed for its mechanical strength and compared with the existing benchmark values. Finally, a press tool was conceptualized and manufactured to fabricate the new plastic-intensive MPP, which was tested in a rig and validated in the FE model.
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