Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Faserverbundwerkstoffe für die Großserie

03.12.2012
Endlosfaserverstärkte Verbundwerkstoffe mit thermoplastischen Kunststoffmatrixen sind für den Automobilbau sehr gut geeignet. Sie herzustellen ist jedoch umständlich. Eine neue Herangehensweise macht nun den Einsatz des Spritzgussverfahrens möglich.

Bislang war es sehr aufwändig, endlosfaserverstärkte Verbundwerkstoffe mit einer thermoplastischen Matrix in großen Stückzahlen herzustellen. Zum einen lassen sich textilähnliche dichte Endlosfaserstrukturen nur sehr schwer in Form bringen, zum anderen ist das Zusammenbringen der Endlosfasern mit einem hoch viskosen thermoplastischen Matrixwerkstoff ein sehr komplexer Prozess. Eine wirtschaftlich rentable Produktionstechnik für große Bauteilserien fehlt deshalb bisher.


Mit der ENGEL e-victory 120 lassen sich endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundstrukturen im Spritzgussverfahren in Serie fertigen. © ENGEL

Spritzgussverfahren angepasst

Gemeinsam mit dem Spritzgussmaschinenbauer ENGEL Austria GmbH haben die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal nun erstmals eine Technologie zur Produktreife gebracht, die eine Serienfertigung solcher endlosfaserverstärkter thermoplastischer Verbundstrukturen im Spritzgussverfahren erlaubt. Bisher war es lediglich möglich, Faserverbundwerkstoffe aus Kurzfasern oder Langfasern zu spritzgießen. »Endlosfaserverstärkte Verbundstrukturen mit einer thermoplastischen Matrix werden immer beliebter und werden zukünftig immer häufiger im Automobilbereich zum Einsatz kommen«, erklärt Dr.-Ing. Lars Fredrik Berg, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am ICT. »Mittels des Spritzgießverfahrens können Bauteile mit einem hohen Faservolumengehalt und daher exzellenten mechanischen Eigenschaften effizient in Serie hergestellt werden.«

Aufbauend auf den eigenen Forschungsergebnissen haben die Forscher des ICT zusammen mit ENGEL eine Prototypenanlage für das Spritzgießen entworfen. Die ENGEL e-victory 120 kann alle notwendigen Arbeitsschritte innerhalb einer Anlage erledigen. Die reaktiven Komponenten werden aufbereitet und vermischt und der Werkstoff in das Formwerkzeug injiziert. Dort findet auch die Polymerisation (in-situ) nach der Infiltration der textilen Verstärkungsstrukturen statt. »Das ICT und ENGEL haben eine robuste, kompakte und vollautomatisierte Anlagentechnik zur Serienfertigung entwickelt, die gleichzeitig flexibel und schnell ist. Genau diese Technologie fehlte der Automobilbranche bisher für endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundstrukturen. Der Prozess, der vorher auf mehrere Anlagen verteilt war, ist jetzt auf einer möglich«, so Dipl.-Ing. Peter Egger, Leiter des Technologiezentrums für Leichtbau-Composites bei ENGEL. Ihre erste Feuertaufe hat die e-victory bereits bestanden: Für den Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen fertigte ENGEL exemplarisch einen Bremspedal-Einleger aus glasfaserverstärktem Polyamid.

Endlosfaserstrukturen ideal benetzt

Im Unterschied zu bisherigen Spritzgussverfahren für Faserverbundwerkstoffe, bei denen sich lediglich Kurzfasern verarbeiten ließen, kann man in die e-victory direkt endlosfaserverstärkte Verbundstrukturen einlegen und mit einer sehr niedrigviskosen Kunststoffmatrix infiltrieren. »Wir haben ein Verfahren entwickelt, mit dem die in-situ Polymerisation von thermoplastischen Matrixmaterialien funktioniert. Dazu lassen wir Monomere, also sehr reaktionsfähige Moleküle, direkt in der Anlage polymerisieren.

Die Monomere verfügen über kürzere Molekülketten als Polymere und damit über eine niedrigere Viskosität. Die reaktive Kunststoffmatrix ist bei der Verarbeitung ähnlich viskos wie Wasser. Somit können die Faserstrukturen ideal benetzt werden, ohne die Strukturen in der Form zu verschieben«, erklärt Berg. Die Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe (AVK) hat das ICT und ENGEL für die neue Technologie im Oktober mit einem AVK Innovationspreis in der Kategorie »Verfahren« ausgezeichnet.

Dr.-Ing. Lars-Fredrik Berg | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/dezember/faserverbundwerkstoffe-fuer-die-grossserie.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Maschinenbau:

nachricht Luftturbulenzen durch Flugzeuge bald beherrschbar
08.12.2017 | Universität Rostock

nachricht Ein MRT für Forscher im Maschinenbau
23.11.2017 | Universität Rostock

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Maschinenbau >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rest-Spannung trotz Megabeben

13.12.2017 | Geowissenschaften

Computermodell weist den Weg zu effektiven Kombinationstherapien bei Darmkrebs

13.12.2017 | Medizin Gesundheit

Winzige Weltenbummler: In Arktis und Antarktis leben die gleichen Bakterien

13.12.2017 | Geowissenschaften