Fasertechnik KT2

• Höhere Steifigkeit als bei faserverstärkten Thermoplasten
• Hohe Wärmestabilität und Temperaturwechselfestigkeit
• «Class-A» Oberflächen möglich
• Integration von Verbindungselementen in einem Verarbeitungsschritt
• Ähnlicher Wärmeausdehnungskoeffizient wie Stahl
• Gute elektrische Eigenschaften

• Einsatz von Standardthermoplasten (günstige Rohstoffbasis)
• Schnelle Verarbeitbarkeit (keine chemische Reaktion)
• Wiederverwendbarkeit (Rezyklierbarkeit)

Zuteilung

• fliessfähig (Glasmattenthermoplast GMT, LFT,)
• nicht fliessfähige (Prepregs, Organobleche)

• Imprägnierung (Benetzung der Fasern) • Konsolidierung (Verdichtung) • Solidifikation (Überführen in den festen Zustand)

Erwärmung der Thermoplaste bis zum fliessfähigen Zustand -> Druck -> benetzung der Einzelfilamente àLufteinschlüsse werden duch den Druck verhindert à Abkühlung und verfestigung

• Pulver-Prepregs • Lösungsmittel-Prepregs • Schmelze-Prepregs • Film-Prepregs • Textil- bzw. Hybridgarn Prepregs • Unidirektionale Tape- und Tow-Prepregs (können zu flächigen Halbzeugen verarbeitet werden)

• Bauteilgrösse (Hauptabmessungen) und Form (1D = Profile, 2D = ebene Schale, 2.5D = gekrümmte Schalen, 3D = dickwandiges Bauteil) • Bauteilkomplexität • Materialauswahl und –bereitstellung • Stückzahl • Qualität des Produktes (Strukturelle Eigenschaften, Oberfläche, …) • Zielkosten des Produkts

Formen der Faserstruktur: • Unidirektionaler Roving • Wirrfaserstruktur (kontinuierlich oder mit Schnittfasern) • Textiles Halbzeug (Gewebe, Gelege…) Materialien der Faserstruktur: • Glas-, Kohle-, Polymer- oder Naturfasern Matrixsysteme: •Duroplaste •Thermoplaste

Die Tränkungszeit der Fasern kann reduziert werden, wenn die Fliessgeschwindigkeit erhöht werden kann, d.h. • Erhöhung der Permeabilität der Faserstruktur • Reduktion der Viskosität des Harzes • Erhöhung des Druckes als treibende Kraft

• Elastizität • Plastizität • Viskosität

• Formen vorbereiten • Gelcoatschicht für eine bessere Oberflächengüte auftragen. • Matten zuschneiden • Vorbereitung der Harzmischung • Schichtweise Ablage der Faserlagen. Tränken mit Pinsel / Roller. • Verdichten der Lagen mit Entlüftungsrolle • Aushärten

• 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.