Fasertechnik KT2

• Trennmitteln der Kokille • Vorbereiten der Faserhalbzeuge • Aufwickeln der Faserlagen auf einen Hilfsdorn. • Einführen des Hilfsdorns • Injektion der Harzmasse mit Füllstoffen über eine axial geführte Lanze • Aushärtung des Bauteils während Rotation • Entformen des Bauteils mit einem Ziehdorn

Vorteile: • Ein Vielfaches der Presskraft kann erzeugt werden • Geringe Porenanteilen und hoher Faservolumengehalten Nachteile: • Hohe Investitionen in Anlagentechnik • Hoher Energieverbrauch • Lange Rüstzeiten bei der Vorbereitung des Prepreg-Laminats • Viele Hilfsstoffe, welche nach jedem Zyklus entsorgt werden müssen

• Duroplastische Prepregs • Thermoplastische Prepregs • Film-stacking • Textile Halbzeuge aus Mischgarnen

• «bleed»: Überschüssige Matrix wird von einem Saugvlies «bleeder» aufgenommen. Typisch für Duroplast-Prepregs. • «no-bleed»: Matrix bleibt vollständig im Bauteil: Faservolumengehalt genau einstellbar. Anwendung meist für thermoplastische Matrizen.

• Vakuumfolie: Luftdichte Trennfolie zum Aufbau des Drucks auf das Laminat • Sauggewebe (bleeder): Aufnahme der überschüssigen Matrix • Dichtung zwischen Werkzeug und Vakuumfolie • Abreissgewebe (peel-ply) • Trennfolie / Lochfolie

• Vorbereitung der Werkzeuge • Zuschneiden der duro- oder thermoplastischen Prepreglagen • Drapierung der Prepregs in die Form • Verdichten mit Entlüftungsrolle • Trennfolie, Absaugvlies und Vakuumfolie inkl. Dichtung anbringen • Lagenaufbau evakuieren • Aushärtung im Autoklaven unter Druck und Temperatur • Entformung und Nachbearbeitung

• Die Temperatur ermöglicht die Einstellung einer optimalen Viskosität und die Einleitung Aushärtungsreakt. • Die Viskosität sinkt • Wenn die Viskosität des Harzes ihr Minimum erreicht hat, wird in einer Haltephase bei konstanter Temperatur der Druck im Autoklav aufgebaut, um das überschüssige Harz aus dem Laminat auszupressen. • Sobald die Viskosität des Harzes durch die Vernetzung zu steigen beginnt, wird die Temperatur weiter erhöht und das Bauteil ausgehärtet.

• Der Druck führt zur Verdichtung • Der optimale Zeitpunkt für die Druckbeaufschlagung ist unmittelbar vor dem Gelierbereich im Matrixsystem. • Wenn die Druckbeaufschlagung zu früh erfolgt, wird zu viel Harz ausgequetscht und somit ein zu hoher Faservolumengehaltim Laminat erzielt. • Wenn die Druckaufgabe zu spät erfolgt, wird der Harzfluss durch hohe Viskosität des Harzes behindert.

• Vakuum und Druck ermöglichen zusammen die Erzeugung des Harzflusses und die Verdichtung des Laminates. • Eine luftführende Schicht sorgt dafür, dass überschüssiges Harz von einem Sauggewebe aufgenommen wird.

Tapelegen ist das automatisierte richtungs- und positionsvariable Ablegen von unidirektional faserverstärkten Kunststoff-Tapes auf flächige Werkzeuge. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung von sehr grossen, beanspruchungsgerechten (Faserorientierung, Lagenaufbau, Laminatdicke), fast verschnittfreien Bauteilen.

• Bereitstellung der vorimprägnierten Tapes / Rovings in einem gekühlten Spulenschrank • Abzug des Tapes von der Vorratsrolle • Aufheizen des Tapes kurz vor dem Ablegen zur Erhöhung der Klebrigkeit • Anpressen des klebrigen Tapes auf die Werkzeugoberfläche • •Durchtrennen des Tapes am Ende der Bahn durch eine Schneideinheit

• Bereitstellung der vorimprägnierten Tapes / Rovings • Abzug des Tapes von der Vorratsrolle mit Hilfe einer Abzugsvorrichtung • Aufschmelzen (z.B. Flamme oder Laser) des Tapes vor dem Ablegen • Anpressen des Tapes auf die Werkzeugoberfläche • Durchtrennen des Tapes am Ende der Bahn durch eine Schneideinheit

BILD

• Hohes Verhältnis von Stabilität zu Gewicht • Gute thermische Isolierung, exzellente dielektrische Eigenschaften • Korrosionsbeständigkeit • Feuerbeständigkeit (selbstverlöschend) • Einfach zu formen, sehr gut zu verkleben • Vielfach aus getränktem Aramid gefertigt (mit Phenolharz)

• Leichtigkeit • Feuerfestigkeit • Druckfestigkeit, Steifigkeit • Energieabsorptionspotential • Ebenheit

RTM (Resin Transfer Moulding): Bei diesem Reaktionsgiessverfahren wird der trockene Faserpreform ins Werkzeug eingelegt und das Harz-Härter-Gemisch aus einem Misch- und Vorratsbehälter in die Form eingebracht.

• Industrialisierung im grossen Stil noch ausstehend
• Hohe Anteil an manuellen Arbeitsschritten und die damit verbundenen Qualitätsunterschiede

• Partikelverstärkung [Füllmasse] (hohe Druckfestigkeit / Langlebigkeit und einfache Verarbeitung)
• Kurzfaserverstärkung [Spritzguss] (Länge 0.3-2mm / Fasern Orientierung in Fliessrichtung)
• Langfaserverstärkung [GMT, LFT, SMC, BMC] (5-50mm/Matten)
• Orientierte Endlosfasern [Prepreg-Autoklav, Infusionspr.] (Kostenintensiv)

• Differentialbauweise
• Integralbauweise
• Integrierende Bauweise
• Mischbauweise

Duroplaste
Die Vernetzung zum Raumnetzmolekühl läuft erst nach der Benetzung der Faser ab (gute Tränkung) [UP, EP, VE, PI, PE]

Thermoplaste

Kann beliebig oft an- oder aufgeschmolzen werden um weiter Umformt oder verklebt zu werden. 

Ersetzen von Aluminium durch kohlenfaserverstärten Kunststoff

• Die metallische Bauweise wird belassen
• Der FVW wird quasi isotrop aufgebaut (alle Richtungen gleiche Fest- und Steifigkeit

Meist ändert sich nur meist nur die Dichte, die Vorteile von FVW wird durch mangelnde Erfahrung missachtet

Ausgangsmaterial - Faser & Matrix - Schichtweiser Aufbau - Unidirektional (anisotrop) oder Multidirektion (quasi Isotrop) - Pressen - fertig