Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Faserverbundbauteile ohne Trennmittel fertigen

31.10.2012
Um fertige Bauteile aus dem formgebenden Werkzeug zu lösen, benötigt man bislang Trennmittel. Allerdings müssen diese danach aufwendig entfernt werden. Die Alternative: Eine speziell beschichtete Trennfolie, die keinerlei Rückstände hinterlässt.

Wer einen Kuchen backt, muss vorher die Backform einfetten – der Kuchen bleibt sonst daran kleben. Bei der Herstellung von Faserverbundwerkstoffen ist es ähnlich: Dort sprüht man Trennmittel auf die Werkzeugoberfläche, um das Bauteil nach dem Aushärten entformen zu können. Sowohl auf dem Bauteil als auch auf dem Werkzeug bleiben dabei Reste des Trennmittels zurück.


Entformen, transferieren und schützen durch Flex PLAS® -Technologie aus dem Fraunhofer IFAM.
© Fraunhofer IFAM

Die Bauteiloberflächen müssen dann meist manuell abgeschliffen werden – ein mühsamer und nicht unkritischer Prozess. Wird zu viel Substanz abgetragen, leidet die Bauteilqualität. Auch die Werkzeuge müssen regelmäßig gereinigt werden – doch der damit verbundene Stillstand kostet viel Geld. Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM hat jetzt eine Trennfolie entwickelt, die diese Reinigungsschritte überflüssig macht. »Unsere Folie lässt sich auf jegliche Strukturen aufbringen und ermöglicht ein einfaches Entformen. Sie verfügt über eine 0,3 Mikrometer dünne plasmapolymere Trennschicht, die keine Rückstände auf der Bauteiloberfläche hinterlässt«, erklärt Dr. Matthias Ott, Projektleiter in der Abteilung Plasmatechnik und Oberflächen PLATO.

Die Beschichtung beruht auf einer IFAM-Entwicklung zur Herstellung antihaftbeschichteter Bauteilformen mittels Niederdruckplasmaverfahren. Dabei wird die zu beschichtende Form in einen Plasmareaktor gegeben und der Atmosphärendruck auf ein 10 000stel gesenkt. Anschließend führt man schichtbildende Gase in den Reaktor ein und zündet ein Plasma. Werden in das Plasma Moleküle eingespeist, die Silizium oder Kohlenstoff enthalten, bilden sie Schichten. Da die Moleküle hochreaktiv sind, haften sie hervorragend an der Form.

Dehnung bis zu 300 Prozent

Der Haken an der Sache: Da die Plasmareaktoren höchstens fünf Kubikmeter groß sind, können nur verhältnismäßig kleine Formen beschichtet werden. Zusammen mit den Experten der Fraunhofer-Projektgruppe Fügen und Montieren FFM des IFAM in Stade gingen die Bremer Forscher daher neue Wege: »Mit einer entsprechenden Trennfolie wollten wir das Verfahren auch für große Bauteile, etwa für Flugzeuge, nutzbar machen«, sagt Dipl.-Ing. Gregor Graßl, FFM-Projektleiter. Zwar gibt es bereits Trennfolien auf dem Markt. Diese sind jedoch sehr steif, somit auch nicht tiefziehfähig und eignen sich nur für einfache Formkonturen. Die IFAM-Wissenschaftler verwenden dagegen eine strapazierfähige und elastische Folie, die eine Dehnung von bis zu 300 Prozent aushält. Darüber hinaus ist sie mit weniger als 0,1 Millimeter sehr dünn. »Dadurch lässt sie sich auch auf gekrümmte oder strukturierte Formen aufbringen, ohne dass sich Falten bilden«, so Graßl.

Die Herausforderung bestand darin, die Beschichtung fest haftend auf die Folie zu bringen. »Wir haben einen Plasmaprozess entwickelt, bei dem die Schicht relaxiert – also in einen Gleichgewichtszustand übergeht –, sobald das Plasma ausgeschaltet ist und sich keine hochreaktiven Teilchen mehr bilden: Die Moleküle ordnen sich innerhalb der Schicht so an, dass sich an der Oberfläche keine reaktionsfähigen Gruppen mehr befinden«, erläutert Ott. Dadurch haften die Harze des Faserverbunds nicht auf der Trennschicht, die Trennschicht jedoch sehr gut auf der Folie. Sie löst sich selbst unter Belastungen wie extremer Dehnung nicht. Auf dem Faserverbundbauteil bleiben im Gegensatz zu den bisher verfügbaren Folien keine Rückstände trennaktiver Substanzen kleben. »Wir nutzen quasi eine neue Stoffklasse, die dank ihrer chemischen Struktur in sich fester ist als klassische Polymere«, so Ott.

Dass sie auch realen Fertigungsbedingungen standhält, hat die als FlexPLAS® bezeichnete Folie in der FFM-Entwicklungshalle bereits bewiesen. Derzeit ist sie bei verschiedenen Kunden im Testeinsatz.

Die Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe (AVK) verlieh Matthias Ott und seinem Kollegen Gregor Graßl für ihre wissenschaftliche Arbeit den AVK-Innovationspreis 2012. Die Forscher belegten in der Kategorie »lukrative Prozesse und Verfahren« den ersten Platz und nahmen die Auszeichnung auf der Composites Europe, der Europäischen Fachmesse für Verbundwerkstoffe, Technologie und Anwendungen, Anfang Oktober in Düsseldorf entgegen.

Dr. Matthias Ott | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/november/faserverbundbauteile-ohne-trennmittel-fertigen.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Kampf dem Plastik mit Verpackungen aus Seetang
15.12.2017 | Australisch-Neuseeländischer Hochschulverbund / Institut Ranke-Heinemann

nachricht Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung
14.12.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

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...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik