Verstärken von Kunststoffen

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1 Institut für Werkstofftechnik Kunststofftechnik Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim Verstärken von Kunststoffen Kapitel 4: Urformverfahren 4.4 Herstellung von Verbundwerkstoffen Übersicht über Anwendungsfälle und verwendete Materialien (Matrix und Faser) Handlaminieren (Verfahrensablauf und Anwendungsfälle) Tapelegen (Verfahrensablauf und Anwendungsfälle) Faserwickeln (Verfahrensablauf und Anwendungsfälle) RTM (Verfahrensablauf und Anwendungsfälle) SMC (Verfahrensablauf und Anwendungsfälle) Institut für Werkstofftechnik, Kunststofftechnik, Universität Kassel

2 Institut für Werkstofftechnik Kunststofftechnik Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim Verstärken von Kunststoffen 4.4 Herstellung von Verbundwerkstoffen

3 Verbundwerkstoff vs. Werkstoffverbund Quelle: W. Seidel Werkstofftechnik

4 Werkstoffverbunde Quelle:

5 Quelle: Kläger-Plastik Verbundwerkstoffe

6 Wie werden Faserverbundwerkstoffe hergestellt? Quelle: DLR

7 Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen Quelle: DLR

8 Materialien Verbundwerkstoff Faser Matrix künstliche Fasern natürliche Fasern Duroplast Thermoplast Glasfasern Kohlefasern Basalt Aramidfasern Hanffasern Jutefasern Cellulosefasern Flachs Holz... Epoxidharz Polyesterharz Vinylester Phenolharz Melaminharz PE PP PA PS PC

9 Welche Faserformen werden angeboten? Kurzfasern L = 0,1 bis 1 mm Spritzguss und Extrusion von Thermoplasten Langfasern L = 1 bis 50 mm bis ca. 7mm noch Spritzguss und Extrusion Pressverfahren Verstärkungsfasern für Duroplaste Endlosfasern L > 50mm - l/d Gewebe und Vliesstoffe für Pressverfahren, Harzinjektion, Handlaminieren, Wickeln etc. Quelle: Helmut Schürmann Konstruieren mit Faser-Kunststoff Verbunden Springer-Verlag, Berlin, 2007

10 Faserhalbzeuge

11 Institut für Werkstofftechnik Kunststofftechnik Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim Verstärken von Kunststoffen Anwendungsbeispiele

12 Anwendungsbeispiele Bond-laminates.de Enercon.de Borealis.com lightweight-design.de Bavaria-yachtbau.com Airbus.com

13 Sportartikel Quellen: laminates.de

14 Fahrradteile

15 Medizintechnik

16 Naturfaserverstärkte Kunststoffe

17 Faserverbundwerkstoffe im Flugzeugbau

18 SLR McLaren Quelle:

19 Corvette C6 mit einer Karosserie aus Glasfaserverstärktem Kunststoff

20 Faserverbundwerkstoffe im Automobilbau

21 BMW M3 mit Dach aus Kohlefaserverstärktem Kunststoff Quelle:

22 Monocoque für Lamborghini

23 Naturfasern in Serie

24 Institut für Werkstofftechnik Kunststofftechnik Prof. Dr.-Ing. Hans-Peter Heim Verarbeitungsverfahren Duroplast Thermoplast Handlaminieren Tapelegen Pressverfahren Faserwickeln RTM SMC/BMC Spritzguss GMT Pressverfahren

25 Fertigungstechnologien Quelle: Voith materials

26 4.4.2 Handlaminieren Auftragen von Trennmittel auf die Negativform ggf. Auftragen eines Farblacks Laminieren mit duroplastischem Kunststoff Einlegen des Gewebes Harzauftrag mit Laminierrolle nachfolgende Gewebelagen werden schichtweise naß-in-naß aufgebracht Drucklose Aushärtung bei Raumtemperatur oder unter Druck

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28 4.4.3 Tapelegen Ipt.fraunhofer.de

29 Tapelegen

30 Tapelegen

31 Video: Tapelegen

32 4.4.4 Faserwickeln Wickelverfahren nach dem Dreibankprinzip

33 Video Faserwickeln

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35 Klöppelflechtmaschine

36 Video: Klöppelflechtmaschine

37 4.4.5 RTM Resin Transfer Molding (Verfahrensablauf und Anwendungsfälle)

38 Halbzeug einlegen Harzinjektion Bauteil entformen und Werkzeug abkühlen Aushärtung Harzinjektion

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40 4.4.6 SMC (Sheet Molding Compound) Verfahrensablauf und Anwendungsfälle Anlage zur Herstellung von SMC Material als Halbzeug für die Automobilindustrie

41 Sheet Molding Compound

42 Video SMC

43 Faserspritzen

44 Video: Faserspritzen