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P. F.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über verschiedene Verfahren zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen (FVW) auf universitärem Niveau. Sie behandeln detailliert Methoden wie Handlaminieren, RTM (Resin Transfer Moulding), VARI (Vacuum Assisted Resin Infusion) und automatisiertes Tapelegen, einschließlich deren Vor- und Nachteile, Werkzeuge und Prozessketten. Die Karteikarten sind besonders nützlich für Studierende und Fachleute in der Materialwissenschaft und Verbundwerkstofftechnologie, die sich mit der Herstellung und Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen (CFK, GFK) auseinandersetzen.
Cartes-fiches
50
Utilisateurs
3
Langue
Allemand
Catégorie
Biologie
Niveau
Université
Créé / Mis à jour
31.07.2017 / 25.07.2018

Cartes-fiches

Einteilung der FVW nach Matrixsystem

 

• Polymere Matrices:

- Duroplaste

- Thermoplaste

- Elastomere

• Keramische Matrices:

- oxidische Keramiken (wei.)

- nicht-oxidische Keramiken (schwarz)

• Metallische Matrices:

- Leichtmetalllegierungen (Magnesium, Titan, Aluminium)

Faserverbundtechnologie:

Grundlegende Prozessschritte

Prozesskette Resin-Transfer-Moulding (GFK, CFK)

Prozesskette Wickelverfahren (GFK, CFK)

Prozesskette Prepregverarbeitung (GFK, CFK)

Prozesskette Thermoplast-Presstechnik (GFK, CFK)

Prozesskette: Faser-Thermoplastverbunde

Prozesskette Polymerinfiltration und Pyrolyse (CMC)

Filament- und Garnherstellung --> Fertigung Textilhalbzeuge --> Preformingfertigung

Synthese des Precursors -- Anmischen des SChlickers 

--> Handlaminierprozess ---> AUshärten ---> Pyrolyse

Serientauglichkeit unterschiedlicher

Fertigungsverfahren

1.6.10

Schematische Darstellung des Düsenziehverfahrens

Einsatz von Glasschmelzöfen mit Homogenisieung (UNIMELTER) üblich

• Glaskugeln als Zwischenprodukt in die Schmelzwanne

 

1. Dosiervorrichtung für Glas, bisher als Kugeln, beim modernen

Direktspinnverfahren als Glasschmelze

2. elektrisch beheizte Platinwanne (400 bis 4000 Lochdüsen,

Durchmesser: 1 bis 2 mm �� Filamentdurchmesser 3 bis 13 μm)

3. Walze für die Schlichteaufbringung

4. Zusammenfassen der Elementarf.den zum Spinnfaden

5. Fadenwerfer

6. Spulenkopf

• Glasfaserschmelze 1200Åã-1400ÅãC

• Filamentbildende Kr.fte: Schwer-und Filamentkraft

• Abzuggeschwindigkeit: ca. 3000 m/min

• Oberfl.chen an Walze 3 mit Schlichte benetzt

• Faser mit hoher Qualit

Ummantelte Rovings (Friktionsgarne)

4.4

Vor und Nachteile von Lufttexturiermaschinen?

 

Vorteile:

  • gute Durchmischung der Einzelfilamente
  •  hohe Produktivität
  • Fertigung von multiverstärkten Hybridgarnen

Nachteile:

  • Faserschädigung

Faserbeschichtung für Kunststoffe Keramiken und Metallmatrix?

• Beschlichtung von Fasern für Faser-Kunststoffverbunde zur

Verbesserung der Verarbeitbarkeit und Steigerung der Faser-

Matrix-Anbidnung

• Beschichtung von Fasern für Faser-Keramik- und Faser-

Metallverbunde zur Anpassung der Faser-Matrix-Anbindung und

zum Schutz der Fasern beim Herstellungsprozess

Aufgabe von Schlichten?

 

  • Schutz gegen Korrosion und Abrieb
  • Feuchtigkeitsschutz 
  • Verbesserung Haftfähigkeit zur Harzmatrix
  • Verbesserung der Handhabbarkeit der Faserrovings

Schlichte unterschieden [Flemming]

  • Haftmittelfrei Schlichten, die nach der Textilen Endverarbeitung wieder entfernt werden

müssen

  • Haftmittelhaltige Kunststoffschlichten

Aufgaben der Schlichte bei der Glasseidenherstellung?

• Sie soll Elementarfäden miteinander verkleben.

• Sie muss die Elementarfäden beim Aufspulen, Transport und der Weiterverarbeitung schützen.

• Die Schlichte muss sich auf und zwischen den Elementarfasern verteilen.

• Die Schlichte muss während des Gebrauches stabil und homogen bleiben

Aufgaben der Schlcihte für die Weiterverarbeitung von Glasseidenbündchen?

• Gewährleistung der Schneidbarkeit der Faserbündel (z. B. in Mattenlagen).

• Gewährleistung des Zerfalls von Rovings in Faserbündel nach dem Schneiden.

• Erhöhung der Abriebfestigkeit und Schmiegsamkeit der Fasern bei der Textilverarbeitung.

• Gewährleistung der Bandbildung der Rovings zum Wicklen oder Weben.

• Vermeidung elektrostatischer Aufladungen, da E–Glas nichtleitend ist.

Aufgaben der schlichte für die Verarbeitung zu FVW-Erzeugnissen?

• Schneidbarkeit in leichten Schneidwerken.

• Leichte, schnelle und luftblasenfreie Tränkbarkeit in Harzen.

• Vermeidung elektrostatischer Aufladungen von geschnittenen Faserbündeln (sollen das

Zusammenballen verhindern)

Eigenschaften durch Schlichte für FVW?

• Hohe Kurz-und Langzeitfestigkeit bei Medienwirkung (insbesondere durch Einsatz geeigneter

Haftmittel).

• Hohe Lichtdurchlässigkeit durch vollständiges Auflösen der Schlichte im Matrixwerkstoff.

• Verbindung der Forderungen nach Isolierungseigenschaften und Vermeidung von

elektrostatischen Aufladungen.

Herstellung textiles Halbzeug

endkonturnahe Verfahren: z. B. Konturflechten, 3D-Flechten,

3D-Weben, Faden- bzw. Bandablage trockener Textilien,

Trockenwickeln

TFP

1 - Nadel

2 - Oberfaden

3 - Träger

4 - Zuführung

5 - Verstärkungsfaser

Verstärkungsprinzip beim TFP

Anordnung der Fasern endlang der Hauptspannungsrichtungen, die für

isotropes bzw. quasi-isotropes Materialverhalten berechnet wurden

TFP - Technik Vorteile

• hoher Automatisierungsgrad

• weniger Handarbeit

• weniger Abfall

• optimale Faserausrichtung

• bessere Eigenschaften

• einfachere Werkzeugkonzepte

• neue Produkte sind möglich

• Kosteneinsparung

• Komplettlösung

• einfache Qualitätssicherung

• Großserienproduktion

Kernmaterialien beim Umflechten

 

• verlorene Kerne

- Sand

- Wachs

- Styropor

• wiederverwendbare Kerne

- Leichtmetalle

- Kunststoffe

- Holz

- Stahl

• verbleibende Kerne (Innenliner)

- Thermoplaste

- metallische Liner

Jaquard-Fachbildung

individuelle Kontrolle jedes einzelnen

Kettfadens

• komplexe Webemuster möglich

• häufig für die Herstellung von 3D-Halbzeugen

genutzt

Konfektionstechnische Fertigung von Faserhalbzeugen

• Zuschnitt

• Handhaben

• Legen

• Drapieren

• Fixieren

• Verbinden

Darstellung von Laminataufbauten in Zeichnungen

• das Bauteil wird mit einem Koordinatensystem versehen, auf das

die Faserwinkel bezogen werden können

• in der Stückliste sind die verwendeten Halbzeuge, Kernmaterialien

aufgelistet, sie enthält die Positions-Nr., die Menge, die Einheit der

Menge, Benennung der Komponenten, Sachnummern oder Norm-

Kurzbezeichnungen.

• Erstellung eines Zuschnittplans (cutting plan) sowie eines

Einlegeplans, Zuschneide- und Einlegeplan können miteinander

kombiniert werden

Handhabung von Faserwerstücken

• Erfolgt derzeit noch vorwiegend manuell

• Handhabung mit Hilfe von Roboter

• Greifersysteme

- Nadelgreifer

- Gefriergreifer

- Vakuumgreifer

Funktionsweise von einem Gefriergreifer?

Wirkmedium aufbringen

Kontakt herstellen/ Gefrieren

Halten

Lösen duch Druckluft

Arten des Drapierens?

• kinematisches Drapieren

(z. B. QuickForm)

• Umformen (FE-basiertes

Drapieren,

z. B. PAM Form)

FE-basiertes Drapieren

 

• Anwendung komplexer Materialmodelle

• Berücksichtigung textilspezifischer Verformungsmoden

- Dehnung

- Streckung

- Scherung

- Fadenverschiebung

- Fadenbeulen

- „Bridging“

- Abgleiten bei mehreren Lagen

Textilspezifische Verformungsmoden

Textilspezifische Verformungsmoden

Textilspezifische Verformungsmoden

Wie kann man Lagen Fixieren?

Mit Hilfe von

• Bindern

• werkzeugseitige Fixierstifte

• Nähtechnik

• Schweißen

Tuften von Composite-Preformen

das weißt du von montag noch! Komm schon du pfeife! Naawer

Automatisiertes Tape-Legeverfahren

• Richtungs-und positionsvariable Ablage von i. Allg.

unidirektionalen faserverstärkten Tapes

• Diskontinuierliches Verfahren

• Legeköpfe verfügten i. Allg. über 3 rotatorische und 3

translatorische Achsen

• Hervorragende Leichtbaueigenschaften erzielbar

• Leichtbaugüte vergleichbar zu Wickelbauteilen

• Kommerzielle Anlagen zur Verarbeitung duroplastischer Tapes seit

Ende der 70er Jahre

• Entsprechende Anlagen für thermoplastische Tapes seit Anfang der

80er Jahre

• Derzeit keine vollst.ndige Konsolidierung mit Tapelegern m.glich

• Unterscheidung von Kontur-und Multi-Tapelegern

•Automatisiertes Tape-Legeverfahren Module?

SChneidevorrichtung

Aufheizvorrichtung

Kompaktierungsseinheit

Tapelegekopf

Typische Kopfgr..e: 20 mm bis 300 mm

• Höchstgeschwindigkeit bei der Platzierung: 1 m/s

• Höchstgeschwindigkeit zwischen Platzierungen

(Fluggeschwindigkeit) 2 m/s

• Typische Druckkraft: regelbar zwischen 100 N und 3000 N

Handlaminieren Vor und Nachteile

Vorteile:

  • einfaches Verfahren
  • geringe Investitionskosten
  • einfache Formenkonstruktion
  • keine Beschränkung in bauteil geometrie
  • für EInzel und Prototypenfertigung sowie kleinserie

Nachteile:

  • sehr lohnintensiv
  • nicht für Mittel und Großserien
  • max. 45% Faservolumengehalt ohne nachgeschaltete Verdichtung
  • Schlechte Oberflächenqualität der formabgewandten Bauteilseite

Study