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Faserverbundtechnologien

Duroplasttechnologie

FK
by Florian K.

Wie bezeichnet man die Molekülstruktur bei Duroplasten?

  • Raumnetz

  • Raumnetzmoleküle


Welche Nachteile ergeben sich aus der Verwendung eines Duroplasten als Matrixwerkstoff?

  • geringere Recyclebarkeit

  • nicht schweißbar

  • nicht schmelzbar


Ordne die nachfolgenden Faserverstärkungen ihrer jeweiligen Bruchdehnung zu!

  • Aramid

  • Naturfaser

  • Kohlefaser

  • Glasfaser


  • 1-1,2%

  • 3,5-5%

  • 0,4-2%

  • 1,5-4%


Folie 16


Ordne die nachfolgenden Faserverstärkungen ihrer jeweiligen Dichte zu!

  • Aramid

  • Naturfaser

  • Kohlefaser

  • Glasfaser


  • 1,45-1,5 g/cm^3

  • 1,75-2,12 g/cm^3

  • 1,3-1,6 g/cm^3

  • 2,4-2,6 g/cm^3


Folie 16


Ordne die nachfolgenden Faserverstärkungen ihrem jeweiligen E-Modul zu!

  • Aramid

  • Naturfaser

  • Kohlefaser

  • Glasfaser


  • 60-85 GPa

  • 200-700 GPa

  • 70-120 GPa

  • 60-180 GPa


Folie 16


Ordne die nachfolgenden Faserverstärkungen ihrer jeweiligen Zugfestigkeit zu!

  • Aramid

  • Naturfaser

  • Kohlefaser

  • Glasfaser


  • bis zu 900 MPa

  • 2300-3600 MPa

  • 3000-7000 MPa

  • 4000-6000 MPa


Folie 16


Welche Fasern sind elektrisch leitfähig?

Kohlenstofffasern

Welche Temperaturen halten die folgenden Fasern aus?

  • Glasfaser

  • Kohlenstofffaser

  • Naturfaser

  • Aramidfaser


  • Glasfaser 400°C

  • Kohlenstofffaser 400°C

  • Naturfaser 150°C

  • Aramidfaser 370°C


Was bedeutet das 24K eines 24K Rovings?

Es bedeutet, das ein Roving aus ca. 24.000 Einzelfilamenten besteht.

Welche Verfahren können für die Herstellung eines flächigen Halbzeugs verwendet werden?

  • Weben

  • Flechten

  • Wirken

  • Stricken


Welche Verfahren können für das erzeugen von endkonturnahen Halbzeugen verwendet werden?

  • 3D-Weben

  • Flechten

  • Trockenwickeln

  • Faden- bzw. Bandablage trockenener Textilien


Welche Textilstrukturen können als annähernd isotrop beschrieben werden?

  • Endlosmatten

  • Vliese

  • Schnittmatten


Welche Textilstrukturen werden als anisotrop beschrieben und was bedeutet Anisotropie?

Anisotropie bedeutet, dass die spezifischen Eigenschaften des Materials richtungsabhängig sind bzw. abhängig von der Richtung der Belastung variieren.

  • Kurzfasergelege

  • UD-Gelege

  • Gewebe

  • Multiaxialgelege

  • Maschenware


Was bedeutet der Begriff Drapieren und welche Herausforderungen ergeben sich?

Drapieren beschreibt das Einlegen der Preform oder des Halbzeugs in die Form und die damit einhergehende Formanpassung. Diese kann durch etwaige Starrheit des Textils beeinträchtigt werden und zu Beulen oder Fehlstellen führen.

Welche Einflussfaktoren hat die Permeabilität?

Nenne Matrixseitige und Faserseitige Faktoren!

  • Faserseitig

    • Binderauftrag

    • FVG

    • Bindungsart

    • Garnspezifikation

    • Lagenaufbau

    • Schlichte

  • Matrixseitig

    • Viskosität

    • Füllstoffe

    • Additive

  • Kontaktwinkel

  • Porosität

Was beschreibt der Begriff Viskosität und in welcher SI-Einheit wird diese angegeben?

Viskosität ist ein Maß für die Zähflüssigkeit eines Fluids. Sie wird durch Rheologische Messungen ermittelt. Je niedriger die Viskosität, desto dünnflüssiger ist das Fluid.

Die zugehörige SI-Einheit ist Pas (Pascal mal Sekunde)

Worauf lässt ein plötzlicher Viskositätsanstieg des Matrixsystems schließen?

Welcher Effekt sollte ebenfalls sichtbar sein?

Darauf, dass die Vernetzungsreaktion in Gang gesetzt wurde und das Harz-Härter gemischt geliert und aushärtet.

Der Vorgang sollte mit einer Temperaturerhöhung einhergehen, da die Aushärtungsreaktion exotherm ist.

Warum werden Duroplastverfahren den Urformverfahren zugeordnet, obwohl bspw. die Halbzeuge bereits eine Form vorgeben können.

Auch endkonturnahe Halbzeuge werden aufgrund ihrer noch nicht erfolgten Konsolidierung/Aushärtung als formlos angesehen. Somit wird im Verlauf des Herstellungsprozesses aus formlosen Stoffen feste Körper gefertigt. (DIN8580)

Welche Vorteile des Handlaminierens kennen Sie? (4)

  • Geringe Investitionskosten

  • Einfaches Verfahren

  • einfache Formenkonstruktion

  • Bauteilgeometrie nahezu nicht eingeschränkt


Welche Nachteile des Handlaminierens kennen Sie? (4)

  • sehr lohnintensiv

  • max. 40% FVG

  • nur einseitige Oberflächengüte

  • Verbundqualität stark abhängig von den Fähigkeiten des Arbeiters


Welche Stückzahlen können mit dem Handlaminierverfahren erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1-1000 pro Jahr

  • Prototyp-Kleinserie


Welche Einsatzgebiete sind für das Handlaminieren sinnvoll?

  • Großflächige Bauteile

  • komplexe Geometrien

  • Einzelanfertigungen/Kleinserie


Welche Vorteile des Faserspritzens kennen Sie? (4)

  • einfaches Verfahren

  • geringe Investitionskosten

  • einfache Formenkonstruktion

  • kaum Beschränkung in Bauteilgeometrie


Welche Vorteile des VARI-Verfahrens kennen Sie? (4)

  • einfache und kostengünstige Prozessmittel

  • hohe FVG

  • hohe Reproduzierbarkeit

  • Verarbeitung verschiedenster Harz/Faser-Kombinationen möglich


Welche Vorteile des RTM-Verfahrens kennen Sie? (7)

  • endkonturnah

  • hohe, lokal variable FVG möglich

  • hohe Reproduzierbarkeit

  • Verarbeitung verschiedenster Harz/Faser-Kombinationen möglich

  • komplexe Bauteile mit hohem Integrationsgrad fertigbar

  • automatisierbar, prozesssicher

  • meist kurze Infiltrationszeiten


Welche Vorteile der Pultrusion kennen Sie? (4)

  • kontinuierliches Verfahren

  • hoher grad an Automation

  • hohe Stückzahlen

  • Hoher FVG


Welche Vorteile des Nasspressens kennen Sie? (4)

  • hoher FVG

  • gute Reproduzierbarkeit

  • hohe Oberflächenqualität

  • hoher Automatisierungsgrad


Welche Vorteile des Fließpressens (SMC, BMC) kennen Sie? (6)

  • große Gestaltungsfreiheit der Bauteile

  • kostengünstige Rohstoffe

  • einstellbare Eigenschaften

  • schnell

  • produktiv

  • Produktionsabfälle können weiterverarbeitet werden


Welche Vorteile der Prepreg-Verarbeitung kennen Sie? (4)

  • hoher FVG

  • komplexe Geometrien möglich

  • hohe Oberflächenqualität

  • Inserts möglich

Welche Vorteile des Wickelverfahrens kennen Sie? (5)

  • hohe Ablagereproduzierbarkeit

  • geringer Verschnitt

  • lastgerechte Ablage der Fasern

  • hoher FVG

  • Inserts möglich


Welche Vorteile des PUR-Sprühverfahrens kennen Sie? (3)

  • variabel einstellbarer FVG

  • geringer Verschnitt

  • Funktonselementintegration möglich


Welche Vorteile des Schleuderverfahrens kennen Sie? (3)

  • variabler FVG

  • hohe Reproduzierbarkeit

  • hohe Oberflächenqualität außen


Welche Nachteile des VARI-Verfahrens kennen Sie? (3)

  • nur einseitig gute Oberfläche

  • geringer Automatisierungsgrad möglich

  • teilweise sehr lange Infiltrationszeiten


Welche Nachteile des Faserspritzens kennen Sie? (3)

  • sehr lohnintensiv

  • max. 40% FVG ohne Nachverdichten

  • einseitig gute Oberfläche


Welche Nachteile des RTM-Verfahrens kennen Sie? (2)

  • Hoher Aufwand zur Herstellung geeigneter Preformen

  • kostenintensives Werkzeug und teils komplizierte Prozesstechnik


Welche Nachteile der Pultrusion kennen Sie? (3)

  • komplexes Zusammenspiel aus werkstoff- und prozessspezifischen Parametern

  • geringe Variabilität bei Faserorientierung und Bauteilgeometrie

  • große Stellfläche der Anlage


Welche Nachteile des Nasspressens kennen Sie? (2)

  • hohe Anlagenkosten (Presse)

  • nur einfache Geometrien möglich


Welche Nachteile des Fließpressens kennen Sie? (2)

  • niedrige Oberflächenqualität

  • mechanische Eigenschaften nicht optimal


Welche Nachteile der Prepregverarbeitung kennen Sie? (5)

  • hohe Materialkosten

  • eingeschränkte Lagerfähigkeit der Prepregs

  • hohe Anlagenkosten für Autoklav, Werkzeug und Kosten im Betrieb

  • lange Taktzeiten

  • aufwändiges Preforming

Welche Nachteile des Wickelverfahrens kennen Sie? (4)

  • nur Bauteile mit Rotationsachse herstellbar

  • Kernentformung beachten

  • mäßige Oberflächenqualität an der Außenseite

  • Beschränkung einstellbarer Faserwinkel


Welche Nachteile des PUR-Sprühverfahrens kennen Sie? (2)

  • komplexe Prozesstechnik nötig

  • hohe Investionen in Anlagen notwendig


Welche Nachteile des Schleuderverfahrens kennen Sie? (3)

  • hohe Investition in Werkzeug- und Anlagentechnik

  • große Aufstellfläche nötig

  • Länge der Bauteile durch Werkzeug begrenzt


Welche Stückzahlen können mit dem Faserspritzen erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1-1000 pro Jahr

  • Prototyp bis Kleinserie


Welche Stückzahlen können mit dem VARI-Verfahren erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1-1000

  • Prototyp-Kleinserie


Welche Stückzahlen können mit dem RTM-Verfahren erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1000-100000 pro Jahr

  • Klein- bis Großserie


Welche Stückzahlen können mit der Pultrusion erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 10.000-100.000 pro Jahr

  • Mittel- bis Großserie


Welche Stückzahlen können mit dem Nasspressen erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1000-10000

  • Klein- bis Mittelserie


Welche Stückzahlen können mit dem Fließpressen erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 10.000-100.000

  • Mittel- bis Großserie


Welche Stückzahlen können mit der Prepregverarbeitung erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1-1000 pro Jahr (Autoklav)

  • 10.000 pro Jahr (Presse)

  • Prototyp bis Mittelserie


Welche Stückzahlen können mit dem Wickelverfahren erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1-1000 pro Jahr

  • Prototyp bis Kleinserie


Welche Stückzahlen können mit dem PUR-Srühverfahren erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1000-10.000 pro Jahr

  • Klein- bis Mittelserie


Welche Stückzahlen können mit dem Schleuderverfahren erzielt werden? Welcher Serie entsprechen diese?

  • 1000-10.000 pro Jahr

  • Klein- bis Mittelserie


Welche Einsatzgebiete sind für das Faserspritzen sinnvoll?

  • großflächige Bauteile

  • kompliziert geformte Bauteile

  • Einzelanfertigungen


Welche Einsatzgebiete sind für das VARI-Verfahren sinnvoll?

  • großflächige Bauteile

  • kompliziert geformte Bauteile

  • Einzelanfertigungen/Kleinserie


Welche Einsatzgebiete sind für das RTM-Verfahren sinnvoll?

  • kleine bis mittelgroße Bauteile mit mittlerer bis hoher Komplexität

  • Bauteile hoher Qualität und mit hohen FVG


Welche Einsatzgebiete sind für die Pultrusion sinnvoll?

  • genormte und Kundenspezifische Profilstrukturen

  • Voll- oder Hohlprofile unterschiedlichster Formen

  • Profile nahezu unendlicher Länge


Welche Einsatzgebiete sind für das Nasspressen sinnvoll?

  • flächige Strukturen mit geringer bis mittlerer Komplexität

  • Strukturbauteile mit hohem FVG

  • schwer infiltrierbare Halbzeuge


Welche Einsatzgebiete sind für das Fließpressen sinnvoll?

  • kleine bis mittelgroße Bauteile mit moderaten mechanischen Eigenschaften und großer Stückzahl


Welche Einsatzgebiete sind für die Prepregverarbeitung sinnvoll?

  • hochwertige Strukturbauteile mit hohen Anforderungen an mechanische und optische Eigenschaften


Welche Einsatzgebiete sind für das Wickelverfahren sinnvoll?

  • Rohre

  • Drucktanks

  • Masten für Segelboote

  • Antriebswellen


Welche Einsatzgebiete sind für das PUR-Sprühverfahren sinnvoll?

  • großflächige Leichtbaustrukturen mit mittleren mechanischen Lasten (Kofferraumböden, Verkleidungselemente)


Welche Einsatzgebiete sind für das Schleuderverfahren sinnvoll?

  • rotationssymmetrische Bauteile großen Umfangs


Folie 10/2




Nennen Sie Gründe für Bauteilverzug!

  • Anisotrope thermische Ausdehnung

  • Anisotrope chemisch bedingte Dehnung (Schwindung)

  • vernetzungsabhängige Änderung der Verbundsteifigkeit

  • Imperfektionen (Faserverschiebungen, Poren, Mischungsfehler)

  • Aushärtegradienten

  • konstruktive Fehler


Welche klassischen Fehlerbilder können bei einem HD-RTM Verfahren auftreten?

  • Faserspülung —> Verschiebung der Fasern durch Harzstrom

  • Überpressung —> nicht infiltrierbare Bereiche


Welche Fehlerbilder können allgemein bei der Faserverbundherstellung auftreten?

  • trockene Stellen

  • Harzanhäufungen

  • Faserverschiebung und -stauchung

  • Faserspülung

  • Verzug

  • Porenbildung (Lufteinschlüsse im Harz)


Wo kann Prozesssensorik angebracht sein?

  • Kavitätsoberfläche

  • im Bauteil

  • Kontktfrei außerhalb des Werkzeuges


Mit welcher Sensorik kann man neben Fließgrenze und Vernetzung auch den Porengehalt und etwaige Delaminationen erkennen und messen?

  • Dielektrische Analyse

  • Ultraschall


Nennen Sie Vor- und Nachteile und Beispiele einer Sensorik in der Kavitätsoberfläche!

Vorteile:

  • Wiederverwendbar

  • strukturell nicht beeinträchtigend

  • produktionsorientiert

Nachteile:

  • Hohe Werkzeugkosten

  • Robustheit

  • Dichtigkeit

Beispiele:

  • Piezoelektrische Sensoren

  • Dielektrische Analyse


Nennen Sie Vor- und Nachteile sowie Beispiele einer bauteilintegrierten Sensorik!

Vorteile:

  • Erhalt von Informationen vor Ort

  • ggf. ortsaufgelöst

  • Prozess- und Betriebsüberwachung

Nachteile:

  • Strukturelle Beeinflussung

  • nicht wiederverwendbar

  • Kosten der Sensorik

Beispiele:

  • Dielektrische Analyse

  • Thermoelement

  • Faseroptische Sensoren


Nennen Sie Vor- und Nachteile sowie Beispiele der kontaktfreien Sensorik im Prozess!

Vorteile:

  • wiederverwendbar

  • strukturell nicht beeinträchtigend

Nachteile:

  • geringe Empfindlichkeit

  • viele Prozessinformationen nicht genau und direkt erfassbar

Beispiele:

  • Ultraschall

  • Thermografie


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Florian K.

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