Kunststoff 2 KuStoVA2

Beim Duroplastwickeln werden die Rovings / Bänder, von einer Spule kommend, über eine Imprägnierwalze mit Harz getränkt. - Das Harzbad ist meist temperierbar, da manche Reaktionsharze erst bei erhöhter Temperatur eine zum Imprägnieren ausreichen niedrige Viskosität erreichen. - Der Harzabstreifer garantiert einen kontroliierbaren Faservolumengehalt

Vorteile: - Verkürzte Verarbeitungszeit durch den Wegfall der Vernetzungsreaktion - Verbesserte mechanische Eigenschaften - Bessere Umweltverträglichkeit Nachteile: - Hohe Matrixviskosität von Thermoplasten - Höhere Prozesstemperaturen - Aufwändige Prozessführung

- Infrarotstrahler - Heissgas - Offene Flamme - Laser

- Fliesspressverfahren: GMT, SMC, BMC - Thermoformen von Organoblechen - Umformen von Sandwichbauteilen - Weitere Verfahren: Nasspressen, Prepregpressen, RIM - Rollformen

Thermoplastisch (Änderung des Aggregatzustandes): - GMT: Glasmattenverstärkte Thermoplaste / Glass Mat Thermoplast - LFT: Long Fibrer Thermoplast (Stäbchengranulate) Duroplastisch (Irreversible Vernetzung): - SMC: Sheet Moulding Compound - BMC: Bulk Moulding Coumpound

- Vorbereitung der GMT Halbzeugzuschnitte (Schlagschere) - Plastifizieren (Aufheizen) der Zuschnitte in einem - Transferieren der schmelzflüssigen Halbzeuge in das Werkzeug mit Nadelgreifern - Formgebung durch Verpressen: Fliesspressen oder Formpressen - Abkühlung des Werkstücks - Entnahme aus dem Werkzeug und Nachbearbeitung

Beim direkt LFT-Verfahren wird das Matrixmaterial separat in einem Zweischneckenextruder plastifiziert. Diese Polymerschmelze wird einem zweiten Doppelschneckenextruder übergeben, der gleichzeitig Fasern einzieht und diese durch die Bewegung der Schnecke bricht.

- Vorbereitung der Halbzeuge - Transfer ins heisse Werkzeug - Pressvorgang inkl. Vernetzung - Entnahme des Bauteils - Nachbearbeitung

Lösung

Lösung

Organobleche sind voll imprägnierte und konsolidierte Halbzeuge, welche durch das Drapieren der Verstärkungsstruktur zu einem dreidimensionalen Bauteil ausgeformt werden. Das Endprodukt sind schalenförmige Strukturen, welche auch in grossen Stückzahlen gefertigt werden können.

- Aufwärmen des Organoblechs über die Schmelztemperatur der Matrix - Transport des aufgewärmten Materials zur Presse (Achtung Abkühlung!) - Umformen in einem temperierten Werkzeug - Abkühlen des umgeformten Werkstücks in der Presse. - Öffnen der Presse, entnehmen des Bauteils. - Besäumen des Bauteils durch Stanzprozesse

- Umformen mit Metallstempel - Nicht isothermes Diaphragmaverfahren - Umformen mit Elastomerblock - Umformen mit Silikonstempel - Druckunterstütztes Thermoformen

Der Begriff «Tailored Blank» kommt aus der Metallindustrie und bedeutet das Fügen von unterschiedlichen Metallblechen und/oder Blechdicken (durch Laserschweissen). Bei Organoblechen kommt aufgrund des Faserunterbruchs eine Stumpfschweissung nicht in Frage. Aus diesem Grunde wird ein Grund-Organoblech örtlich mit Verstärkungsblechen bestückt.

- Bereitstellen des Lagenaufbaus: Deckschichten und Kern - Aufheizen (z.B. in einem Infrarotstrahlerfeld oder Ofen) bis zur Schmelztemperatur des Matrixpolymers der Deckschichten und der Umformtemperatur des thermoplastischen Kerns. - Umformen und Fügen in der Presse - Abkühlen der Materialien - Entformung - Besäumen / Nachbearbeitung

- Nasspressen - Prepreg Pressen - RIM (Resin Injection Moulding)

Beim Rollformen wird der Querschnitt eines ebenen Blechbands kontinuierlich mehrstufig durch mehrere, hintereinander auf Walzgerüsten angeordneten Profilrollenpaare ausgeformt. Vorteile: - Kontinuierlicher Prozess - Vollautomatisiert - Hohe Prozessgeschwindigkeit - Vielseitigkeit des Verfahrens erlaubt eine Fertigung von unterschiedlichen Profilformen

Lösung

Es bezeichnet das Ablösen von Schichten in Werkstoffverbunden, zum Beispiel in Faserverbundwerkstoffen oder das Ablösen einer Korrosionsschutzschicht auf einem Stahlteil. Die Delamination kann auch in einem Werkstoffgemisch (zum Beispiel aus Polymerkomponenten) auftreten.

Beim Fügen von Faserverbundkunststoffen kann man eine Einteilung in lösbare und unlösbare Verbindungen vornehmen. - Duroplastische Faserverbundkunststoffe: Fügen durch mechanische Verbindungen (Nieten, Bolzen, Schrauben) und wärmearme Verfahren, wie Kleben - Thermoplastische Faserverbundkunststoffe: Wie Duroplaste, aber zusätzlich noch Schweissverfahren

- Monolithisches Laminat: Lagenaufbau rein aus Faserlagen - Sandwichstruktur: Lagenaufbau aus Faserlagen + Sandwichkern

Auswirkungen Faserbruch: - Extremer Abfall Steifigkeit und Festigkeit - i.A. Versagen des Bauteils Auswirkungen Matrixbruch: - Deutlicher Abfall von Steifigkeit und Festigkeit Auswirkungen Delamination: - Deutlicher Abfall Steifigkeit und Festigkeit - Ausbreiten der Delamination

Auswirkungen Thermische Schädigung: - Je nach Intensität bis zur vollständigen Zerstörung der Struktur - Versprödung alleine durch Sonneneinstrahlung Auswirkungen Disbonding: - Einfluss auf Bauteilsteifigkeit - Evtl. unerwünschte Wölbungen - Lockere Komponenten in Struktur Schäden am Sandwichkern: - Einfluss auf Bauteilsteifigkeit - Hohlräume in Struktur

- Schlagbeanspruchung - Materialermüdung - Schäden durch äussere Einflüsse

- Optisch - Akustisch - Ultraschall, Röntgen - Feuchtigkeitsmessung

- Art der Beschädigung - Lage der Beschädigung am Bauteil - Einsatzzweck des Bauteils und Wichtigkeit innerhalb des Gesamtsystems - Kosten für Reparatur oder Austausch

- Temporäre Reparatur - Kosmetische Reparatur - Doubler - Strukturreparatur - Schäftung - Harzinfusion - Tooling - Sandwichreparatur

- Bei Beschädigungen an nicht festigkeitsrelevanten Bereichen - Stellt Funktion des Bauteiles temporär wieder her - Dient als Übergangslösung bis endgültige Reparatur durchgeführt werden kann - Stellt Schutz gegen Feuchtigkeitsaufnahme und Verschmutzung des Schadensbereiches,Kontamination dar

- Meist bei oberflächlichen Beschädigungen ohne Verletzung von Fasern - Kann keine Kräfte übertragen, keine strukturelle Funktion - Abdichten der Faserstruktur, Schutz von Verschmutzungen (Kontamination) - Verbesserung der Oberfläche - Auflaminieren einer dünnen Faserlage zum Ausgleich von Unebenheiten - Bei FVK oft eine dicke gefärbte Harzschicht (Gelcoat) als Beschichtung - Sehr gute Reparaturmöglichkeiten

- Aufgedoppelte Elemente auf Struktur - Bei Beschädigungen der Faserstruktur - Kann Kräfte aufnehmen und übertragen - Kann für Beschädigungen an hochbelasteten   Strukturen verwendet werden

- Faseraufbau wird in selber Ebene wieder aufgebaut - Festigkeit und Steifigkeit kann am besten wieder hergestellt werden - Kann für Beschädigungen an hochbelasteten Strukturen verwendet werden

- Schäftungs-/Stufenlänge entscheidet über Festigkeit der Reparatur! - Vorbereitung einer Schäftung einfacher als Stufenreparatur - Gestaltung der Ausschnitte - keine Scharfen Ecken - (Kerbspannungen)

- Harz wird durch Vakuum in Struktur gezogen - Vor allem für grosse Strukturen geeignet (Boote, Aircraft) - Bei Delaminationen, Rissen, kleineren Faserbrüchen - Vakuum zieht Harz auch in kleinste Risse - Verklebt Fasern lagenweise - Tränkt trockene Fasern - Trockene Zusatzlagen können zugegeben werden

+ Hohe Festigkeiten erreichbar + Reparatur ohne Aufdickung der Wandstärke möglich + Gute Klebung auf der frisch geschliffenen Schäftung möglich + Eingeklebter Patch kann im Autoklav gefertigt werden (FVG Höher) - Wandstärke steigt an Reparaturstelle - Qualität der Klebung stark von Vorbehandlung der Oberfläche abhängig