Herzlich Willkommen. Ziel des heutigen Vortrages ist:

Transkript

1 Herzlich Willkommen Ziel des heutigen Vortrages ist: Ihnen die Möglichkeiten einer industriellen Produktion von Rundprofilen aus GFK und CFK näher zu bringen. Sei stets offen für neue Ideen, ungewohnte Perspektiven und einzigartige Lösungen sungen

2 Kurz zu meiner Person: seit über 10 Jahren im Bereich Faserverbund tätig. davon 4 Jahre Geschäftsführer der Firma CG TEC. Maßgeblich beteiligt an der Entwicklung eines extrem biegeelastischen Schiebestabes. Firma CG TEC GmbH Der CFK und GFK Spezialist in dem Bereich Pultrusion und Prepreg Wickeltechnik. Nähere Informationen, welchen Nutzen Ihnen die Firma CG TEC im Bereich Faserverbund bieten kann, können Sie anschließend an unserem Stand erhalten.

3 Vortragsinhalt Eigenschaften von GFK und CFK Der Pultrusionsprozess Verschiedene Pultrusionsformen Produktbeispiele: GFK Stab mit CU Litze CFK Stab als Transportwelle Vorteile von CFK und GFK Zukünftige Einsatzbereiche von Pultrusionsprofilen

4 CFK Fasern sind industriell hergestellte Fasern. Ausgangsmaterialien sind Graphite oder Diamantgestein. Durch Pyrolyseprozess Umwandlung in graphitartig angeordneten Kohlenstoff. Anisotrope Fasern bilden die Basis der heutigen CFK Bauteile Die Kohlenstofffasern HT hochfest (High Tenacity) IM intermediate (Intermediate Modulus) HM hochsteif (High Modulus) - UM (Ultra Modulus) - UHM (Ultra High Modulus) - UMS (Ultra Modulus Strength) - HMS hochsteif/hochfest

5 Die Glasfaser Zur Herstellung von Glasfasern zieht man geschmolzenes Glas zu dünnen Fäden. Sie sind alterungs- und witterungsbeständig, chemisch resistent und nicht brennbar, E-Glas gilt als Standardfaser S-Glas Faser mit erhöhter Festigkeit R-Glas Faser mit erhöhter Festigkeit M-Glas Faser mit erhöhter Steifigkeit AR-Glas wurde für die Anwendung in Beton entwickelt und ist alkalibeständig

6 Die Harzsysteme Polyester und Epoxydharze werden hauptsächlich in der Pultrusion eingesetzt. Die Topfzeit hängt von der Verarbeitungstemperatur ab. Übliche Topfzeit liegt zwischen einigen Minuten und mehreren Stunden. Die Viskosität des Harzes steigt während der Topfzeit Ungesättigte Polyesterharze Die häufigsten verwendeten Vertreter der Duroplaste sind die ungesättigten Polyesterharze und Vinylesterharze. Aufgrund ihrer leichten Verarbeitbarkeit, des geringen Preises und der exzellenten physikalischen Eigenschaften, werden diese Harzsysteme am häufigsten eingesetzt. Epoxydharzsysteme Das Edelharz Epoxid läuft dem Polyester allerdings immer mehr den Rang ab. Epoxidharze gehören (wie Polyester) zu den durch Wärme aushärtenden Kunststoffen. Epoxide entwickeln eine hohe Biegefestigkeit, sie schrumpfen wenig und nehmen kaum Wasser auf.

7 Technische Daten im Vergleich Dichte kg/dm³ E-Modul N/mm² Festigkeit N/mm² Wärmeausdehnungskoeffizient: x10e-6 1/K CFK HT 1, GFK 2, Dichte kg/dm³ E-Modul N/mm² Festigkeit N/mm² Wärmeausdehnungskoeffizient: x10e-6 1/K Stahl 7, Aluminium 2, Magnesium 1,

8 Technische Daten im Diagramm CFK HM Faser Dichte kg/dm³ E-Modul 1000 N/mm² Carbon Stahl Alum. Magnesium Carbon Stahl Alum. Magnesium

9 Produktion einer Welle im Pultrusionsverfahren Pultrusion bedeutet Strangziehen. Hierbei werden die Fasern mittels einer Raupe gezogen. Am Begin jeder Anlage steht das Spulenregal mit den Rovingspulen. Die Anzahl der Rovings bestimmt den späteren Faservolumengehalt. Die Rovings werden durch das Ziehwerkzeug parallel in der Zugrichtung eingefädelt und mittels Raupe transportiert. Die erste Station ist das Harzbad Optimal Absaugesysteme sorgen für saubere Luft.

10 Produktion einer Welle im Pultrusionsverfahren Die Fasern werden hier durch ein offenes Tränkbad gezogen. Die Schlichte der Rovings ist entscheidend für eine optimale Benetzung der Rovings mit Harz. Die getränkten Fasern werden durch ein Formwerkzeug geführt. Anschließend erfolgt der Aushärtevorgang in den Öfen. Eine typische Ziehstrecke besitzt eine Länge von etwa 7 m und hat mindestens 5 Zonen mit unterschiedlichen Temperaturniveaus.. In der beheizten ersten und zweiten Zone erfolgt die Startreaktion des Harzes, anschließend in der dritten und vierten Zone erfolgt die Aushärtung.

11 Produktion einer Welle im Pultrusionsverfahren Das Harz ist hauptsächlich verantwortlich für die Temperaturbeständigkeit, Elastizität und für die Biegeeigenschaften. Das eigentliche Know how einer jeden Pultrusionsanlage liegt im Aushärteprozess. Die Temperatur der Öfen und die Länge der Aushärtestrecke spielt hier eine entscheidende Rolle. Homogenes gleichmäßiges aushärten ohne zu überhitzen. Vor dem weiterbearbeiten wird der Stab abgekühlt. Desto länger die Gesamtstrecke- desto schneller die Ziehgeschwindigkeit.

12 Produktion einer Welle im Pultrusionsverfahren Die Stäbe, Rohre oder Profile können individuell zugeschnitten oder auf Trommeln gewickelt werden. Das Zuschneiden erfolgt vollautomatisch. Wir können hier eine Toleranz von +- 0,5 einhalten. Auf Trommel gewickelt werden vor allem GFK Rundprofile. Einsatzbereiche sind z.b. Z Zugentlastungs - Elemente bei technischen Kabeln. Hierbei gibt es für jeden Stabdurchmesser einen Mindestdurchmesser der Trommel, der nicht unterschritten werden darf.

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14 Darstellung eine Pultrusionsanlage zuschneiden aufwickeln Rovingspulen Harzbad Wicklung Aushärteöfen Abzug

15 Die Produktion im Pultrusionsverfahren + kostengünstige Produktion. es lassen sich unterschiedliche Formen herstellen. Kundenwünsche können schnell umgesetzt werden. Großserien können produktiv und kostenoptimiert realisiert werden. hoher Technisierungsgrad - Kostenintensive Musterfertigung. nicht alle gewünschten Formen lassen sich umsetzten. Kleinserien sind nicht kostengünstig zu produzieren.

16 Realisierbare Formen von Pultrusionsprofilen im Hause CG TEC Rundprofil Rechteck Elypse Quadrat

17 Produktbeispiel eines GFK Endlosstabes mit integrierter Cu Litze für Inspektionskameras

18 Produktbeispiel eines GFK Stabes als Schiebestab für Inspektionskameras Im Pultrusionsprozess hergestellt GFK Stab auf Trommel gewickelt. Mögliche Durchmesser liegen zwischen 2 mm und 9 mm. CU Leiter am Umfang verteilt integriert. Innenliegende Liz tzen sind auch möglich. Die Faserorientierung ist 0. Der GFK Stab wird mit PA oder mit PP noch ummantelt. Nach der Ummantelung kann der Stab noch auf individuelle Längen konfektioniert werden.

19 Produktbeispiel eines GFK Endlosstabes mit integrierter Cu Litze für Inspektionskameras + GFK Endlosstäbe mit Cu Litze dienen zur optischen Inspektion von Schornsteinen, Abgasleitungen, Lüftungsanlagen, hohe Elastizität Schächten und Rohrleitungen. Mängel sowie Undichtigkeiten können spielend geringes Gewicht leicht erkannt werden. Unser Schiebestab hat die Eigenschaft, auf Grund seiner Biegeelastizität sehr leichte enge Radien Montage zu überwinden. Die Temperaturbeständigkeit wurde auf 120 C gesteigert. sehr gute Temperaturbeständigkeit günstiger Kosten Nutzenfaktor

20 Produktbeispiel eines CFK Stabes als Transportwelle

21 Produktbeispiel eines CFK Stabes als Transportwelle Im Pultrusionsprozess hergestellt und individuell zugeschnitten. Die CFK Welle ist aus Vollmaterial und kann einen Durchmesser von 1 mm 20 mm haben. Die Faserorientierung ist 0. Durch eine Nachbearbeitung auf einer speziellen Schleifmaschinen wird ein hervorragender Rundlauf und optimale Passgenauigkeit garantiert. Der CFK Stab kann mit individuellen Einstichen versehen werden.

22 + hohe Genauigkeit geringes Gewicht Verbesserung der Qualität der gesamten Anlage chemisch resistent geringer Verschleiß leichte Montage

23 Verbindungstechnik Eine optimale Verbindungstechnik ist die geklebte Längspresspassung unter Verwendung eines 2- Komponenten Epoxidharz Klebsystems. Man presst zum Beispiel ein Lager auf eine Carbonwelle, welche vorher mit einem Epoxydharz Klebesystem benetzt wird. Obwohl die Festigkeit von Epoxydharzklebern schon erheblich zugelegt haben muss, verglichen mit einer Lötverbindung, eine größere Kontaktfläche zwischen Aluminiumdrehteil und CFK - Welle zur Verfügung stehen. Bei einer Festigkeit des Klebers von 40 N/mm² erreicht man eine Verbindungsfestigkeit von rund N, was einer Gewichtsbelastung von 17 t entspricht!

24 Pultrusionsprofile im Einsatz

25 Zukünftige Einsatzbereich von Pultrusionsprofilen aus CFK / GFK Betonarmierung aus GFK Witterungs- und Korrosionsbeständigkeit Hohe Festigkeit bei niedrigem Gewicht Lange Lebensdauer bei minimaler Instandhaltung Schnelle und einfache Verarbeitung und Montage Achsen für Haushaltsgeräte geringer Trägheitsmoment höhere Drehgeschwindigkeiten niedriges Gewicht

26 In welchen Branchen können Pultrusionsprofile zukünftig eingesetzt werden? Sportgeräte Luftfahrt Messtechnik Automobile Anlagen und Maschinenbau

27 Vorteile von Pultrusionsprofilen aus CFK und GFK hohe Steifigkeit hohe Festigkeit niedrige Dichte Korrosionsbeständigkeit hohe Schwingfestigkeit geringe Wärmedehnung niedrige Masse leichte Montage und Demontage Energieersparnis im Dauereinsatz

28 Zusammenfassung Günstige Produktionskosten. Ideal für größere Serien. Durch Korrosionsbeständigkeit lange Lebensdauer. Gewichtsreduktion bis zu 30 %. Nicht alle geometrische Formen sind realisierbar. Musterproduktion ist kostenintensiv

29 Die Welt von morgen gehört dem, der heute eine Vision hat!

30 Ich bedanke mich für Ihre Aufmerksamkeit! Weitere Informationen erhalten Sie am Stand der Firma: Halle 2 Stand B 003