Schnelles Aushärten dank Mikrowelle

Höher, schneller, weiter – und das am besten energiesparend. Unter diesem Motto stehen die Zukunftskonzepte der Mobilität. Um dieses Ziel zu erreichen, fehlt aber oftmals ein weiteres Attribut: leichter. Aus diesem Grund erfreuen sich Verbundstoffe auf Carbonfaserbasis in der Industrie großer Beliebtheit. Sowohl Flugzeuge als auch Automobile bestehen inzwischen zu großen Teilen daraus. Sie garantieren bei geringem Gewicht größtmögliche Festigkeit und Stabilität. Allerdings ist die Produktion großer Mengen sehr aufwendig, da das Aushärten der Materialien viel Zeit in Anspruch nimmt.

Das Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena (IMT) präsentiert auf der „Composites Europe“ in Stuttgart, einer Fachmesse für Verbundwerkstoffe, Technologie und Anwendung, vom 27. bis 29. September eine in Jena entwickelte Methode, mit der dieser Prozess erheblich beschleunigt werden kann. Grundlegend dafür ist eine Mikrowelle.

„Um ein Bauteil aus diesem Verbundstoff herzustellen, werden die Carbonfasern in einem formvorgebenden Werkzeug fixiert, in das anschließend flüssiges Harz injiziert und durch die Fasern gedrückt wird“, erklärt Dr. Jörg Bossert vom IMT. „Um das gewünschte Bauteil zu erhalten, muss das Harz nun aushärten.“ Dabei werde es meistens unterstützend erwärmt. Allerdings verbrauche das viel Energie, denn man müsse hohe Temperaturen erst durch die Form leiten, die sich dabei zusätzlich erwärmt. Außerdem dauere der Vorgang sehr lange.

Um diese Aushärtung zu beschleunigen, haben die Jenaer Materialwissenschaftler um Jörg Bossert gemeinsam mit der Thüringer Firma Schmuhl Faserverbundtechnik GmbH & Co. KG eine Methode entwickelt, die auf Mikrowellentechnik basiert. „Ähnlich wie bei einem Mikrowellenherd, bei dem die Nahrung aber nicht das Plastikgefäß erhitzt werden soll, erwärmen wir das Harz nicht aber die Form“, sagt der Jenaer Materialexperte. „Das spart sowohl Energie als auch Zeit.“ Was andere Methoden in sechs bis zwölf Stunden brauchten, schaffe die Mikrowelle in etwa einer Stunde.

Sicher könne man auch diese Vorgehensweise noch optimieren. So fehle es z. B. noch am idealen Material für das Matrix-Werkzeug, da Metall etwa für das Zusammenwirken mit Mikrowellen nicht geeignet sei und andere Stoffe sich zu schnell abnutzten. Bossert ist aber zuversichtlich, dass dafür bald eine geeignete Lösung gefunden wird. Vielleicht ergäben sich schon während der „Composites Europe“ Lösungsansätze im Gespräch mit Kollegen aus der Praxis.

Während der Messe „Composites Europe“ vom 27. bis 29. September in Stuttgart wird das Projekt des IMT in Halle 4, Stand A21 vorgestellt.

Kontakt:
PD. Dr. Jörg Bossert
Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie der Universität Jena
Löbdergraben 32, 07743 Jena
Tel.: 03641 / 947733
E-Mail: joerg.bossert[at]uni-jena.de