Dorr, NicolasNicolasDorr2026-08-112026-08-112026-06-242700-7529https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/9634Die Entwicklung von Leichtbaustrukturen ist ein komplexer und interdisziplinärer Prozess, welcher sich aus den Bereichen Konstruktion, Werkstofftechnik und Fertigungstechnik zusammensetzt. Steigende Anforderungen durch die E-Mobilität beeinflussen die Subkomponenten des Fahrwerks direkt – höhere Lasten und Forderungen nach Leichtbau bei gleichbleibendem Kostendruck. Daraus resultiert die Notwendigkeit zur Weiterentwicklung bestehender Lösungen. Im Stand der Technik werden unterschiedliche Stahl-Kunststoff-Hybride dargestellt. Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung solcher Hybride durch die Substitution von Stahl durch endlosglasfaserverstärkten duroplastischen Kunststoff (UD-GFK). UD-GFK eignet sich aufgrund seiner hohen spezifischen Formänderungsenergie und gleichzeitig hohen Festigkeit für lastpfadoptimierte Strukturbauteile. Nachteilig ist, dass Lasteinleitungen zum einen nur aufwendig eingebracht werden können und zum anderen mit einer Schwächung der Struktur einhergehen. Wird die endlosfaserverstärkte duroplastische Trägerstruktur jedoch mit thermoplasti-schem Spritzgussmaterial zu einem Hybridbauteil kombiniert, können diese Nachteile weitest-gehend vermieden werden. Hinsichtlich der Grenzflächenhaftung von Thermoplast-Duroplast-Hybriden durch Oberflächenvorbehandlung liegen noch Forschungsdefizite vor. Durch die Kombination artverschiedener Werkstoffe zu einem Hybridverbund mit einem Unterschied zwischen der Aushärtungs- bzw. Haftungstemperatur 𝑇𝐻 und der Einsatztemperatur 𝑇𝐸, kommt es zu Eigenspannungen. Diese können zu einer reduzierten Festigkeit des Hybridverbunds führen. Für Duroplast-Thermoplast-Hybride wurden thermisch induzierte Eigenspannungen bis-her nur unzureichend untersucht. Der intrinsische Hybridverbund aus Duroplast als Versteifungsstruktur und Thermoplast als Lasteinleitungselement wird für den Einsatz in hochbelasteten Bauteilen entwickelt. Es werden drei Schwerpunkte für die Entwicklung gesetzt. Zunächst wird die Verbindung zwischen Duroplast und Thermoplast charakterisiert. Dabei liegt der Fokus auf der Interaktion der unter-schiedlichen Materialien hinsichtlich Adhäsion und wie diese verbessert werden kann. Weiter wird die Festigkeit der Grenzfläche des Hybridverbunds unter realistischen Umgebungsbedingungen analysiert. Im zweiten Teil werden die Eigenspannungen im Hybridverbund unter-sucht, welche aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien im thermischen Herstellprozess entstehen. Im letzten Teil wird das Zusammenwirken im Hybridverbund an einem anwendungsnahen Demonstrator betrachtet. Hierbei wird insbesondere geprüft, ob die Eigenspannungen abgebaut werden können und welche Auswirkung dies auf die Lebensdauer des Demonstrators hat. Es wird eine Empfehlung für eine optimale Schnittstelle von Thermoplast zu Duroplast gegeben werden.The development of lightweight structures is a complex and interdisciplinary process that inte-grates the fields of design, materials science, and manufacturing engineering. Increasing re-quirements due to e-mobility influence the subcomponents of the chassis directly - higher loads and demands for such lightweight structures with unchanged cost pressure. Hybrid structures were proven to be effective within this context. In the state of the art, different metal-plastic hybrids are presented. The objective of this work is to further advance such hybrid systems by substituting steel with a unidirectional glass-fiber-reinforced thermoset (UD-GFRP). Owing to its high specific strain energy and simultaneously high strength, UD-GFRP is well suited for load-path-optimized structural components. How-ever, the introduction of load transfer elements into such structures is both complex and often accompanied by a reduction in structural performance. By combining the continuously fiber-reinforced thermoset carrier structure with thermoplastic injection-molded material to form a hybrid component, these disadvantages can be largely mitigated. Nevertheless, research gaps remain with respect to the interfacial adhesion of thermoplastic–thermoset hybrids and the influence of surface pretreatment methods. The combination of dissimilar materials in a hybrid structure inherently leads to residual stresses due to differences between the curing or bonding temperature 𝑇𝐻 and the operating temperature 𝑇𝐸. These residual stresses may result in a reduction of the overall bond strength within the hybrid system. For thermoset–thermoplastic hybrids, thermally induced residual stresses have so far only been insufficiently investigated. The intrinsic hybrid structure developed in this work – consisting of a thermoset serving as a stiffening element and a thermoplastic serving as a load introduction element – is designed for application in highly loaded components. The development focuses on three main aspects: First, the bond between thermoset and thermoplastic is examined with particular attention to the adhesion mechanisms and potential methods for their improvement. The second part of the study investigates the residual stresses arising during the thermal manufacturing process are investigated, which result from the mismatch in the coefficients of thermal expansion of the constituent materials. In the final part, the interaction within the hybrid composite is examined using an application-oriented demonstrator. Specifically, it is assessed whether residual stresses can be relieved and how this affects the demonstrator’s service life. Based on the findings, a recommendation for an optimal interface between the thermoplastic and thermoset materials will be provided. Finally, a recommendation is derived for an optimized interface de-sign between thermoplastic and thermoset materials.deAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete TätigkeitenHybridverbundDuroplastThermoplastAdhäsionEigenspannungenResidual stressesAdhesionThermoplasticThermosetDoctoral ThesisBrandt, Roberturn:nbn:de:hbz:467-96341