Thermoplasttechnologie

• Duroplaste —> 8.8 Mrd. USD (2014)

• Thermoplaste —> 2.55 Mrd. USD (2014)

• Imprägnierung

• Formgebung

• Polymerisation

—> so entsteht fertiges Bauteil

• Am Anfang der Prozesskette

Monomer —> [Polymerisation] —> Polymer+Faser —> [Halbzeugherstellung] —> Halbzeug —> [Formgebung/Konsolidierung]

• hohe Viskosität, scherverdünnend, temperaturabhängig

• Schmelzen und Erstarren reversibel

• Druck- und temperaturabhängige Dichteänderung bei der Abkühlung

• niedrige Viskosität

• Vernetzungsreaktion irreversibel

• Vernetzungsschwindung

• Einstellbarkeit durch Modifikationen (z.B. Änderung des Mischungsverhältnisses)

Duroplastisch:

• RTM Variotherm

• VARI

• Nasspressen

• Wickeln

Thermoplastisch:

• Organoblechverfahren

• Tapelegen

• Wickeln

Manche Verfahren sind nicht abhängig vom verwendeten Matrixsystem. So bezeichnet das Wickeln nur die Art der Faserablage. Diese kann jedoch mit duroplastisch getränkten Fasern oder mit thermoplastischen Tapes (Bändern) geschehen.

• Turnschuhe

• Schutzhelme

• Handycases

• Sitzschalen

• Crashstrukturen an Fahrzeugen

• thermisch gering belastete Triebwerksteile

• Tragflächenteile

• Primärstrukturen von Fahrzeugen

• FKV-Federn

• Sport- und Expeditionsschlitten

Ein Halbzeug ist ein Produkt, welches entlang der Prozesskette bereits mindestens einen Verfahrensschritt erfahren hat und noch mindestens einen Verfahrensschritt vor sich hat.

Materialspezifisch:

• Kurzfasern

• Langfasern (LFT, GMT)

• Endlosfasern (Tapes, Organobleche)

Strukturspezifisch:

• Eben (bi-/multiaxial verstärkte Platten)

• Profilförmig (hohl, offen)

Imprägnierstatus:

• teilimprägniert (Hybridgarn-, Pulver-, Folien-, Lösungsmittel-, Schmelzeimprägniert)

• vollimprägniert (Tapes, Organobleche)

• Durchtränken des Rovings mit Matrix und Benetzung einzelner Filamente

Eindringen des Matrixwerkstoffs in die Verstärkungsstruktur und Umhüllung der Rovings

Permeabilität ist die Durchlässigkeit eines Mediums oder einer Struktur meist gegenüber eines Gases oder Fluids.

Sie wird beeinflusst durch:

—>Faserseitig

• Art und Aufbau des Textils

• Feinheit (Triter)

• Schlichte auf Fasern

• Werkstoff und Oberfläche der Faser

—>Matrixseitig

• Viskosität

• Oberflächenspannung

• Kontaktwinkel zwischen Matrix und Faser

• Hexagonal mit theoretisch möglichen 91% im Vergleich zu 79% bei quadratischer Anordnung

Folie 41

Folie 41

1. Herstellung der Ausgangsstoffe (Filament, Polymer)

2. Erwärmung der Komponenten

3. Imprägnierung des Verstärkungstextils

4. Konsolidierung

5. evtl Zuschnitt

• Diaphragmaverfahren

• Heißpressverfahren

• Autoklavverfahren

  
  

Weil die Konsolidierung und Formgebung über Kalanderwalzen fortlaufend erfolgt und in Theorie ein unendliches Halbzeug gefertigt werden kann.

• gute Imprägnierung

• einfaches Handling

• Ausbildung von Rippen in späterem Bauteil möglich

• lokale Unterschiede im FVG möglich (ungewollt)

• fehlende gerichtete Orientierung der Fasern —> keine vollständige Ausnutzung der Fasereigenschaften

• Mahlen des Pulvers kann zusätzlicher Prozessschritt sein

• erschwertes Handling durch loses Pulver möglich

• lokale Unregelmäßigkeiten durch ungleichen Pulverauftrag

• Folienimprägnierung (Film-Stacking)

• Pulverimprägnierung

• Schmelzeimprägnierung

• Lösungsmittelimprägnierung

• Hybridgarnimprägnierung

Monomer und Faser —> Polymerisation, Formgebung, Imprägnierung —> Bauteil

Monomer —> Polymerisation —> Polymer+Fasern —> Halbzeugherstellung —> Halbzeug —> Formgebung/Konsolidierung —> Bauteil

• Kontakterwärmung

• Konvektionserwärmung

  • Infrarotstrahlungserwärmung