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Beitrag zur Entwicklung innovativer Fertigungstechniken für die Verarbeitung thermoplastischer Faserverbundwerkstoffe

Während der Verarbeitung langfaserverstärkter, thermoplastischer Kunststoffe kommt es zu der Schwierigkeit, eine vollständige Durchtränkung – Imprägnierung – der filigranen Verstärkungsfasern mit einer hochviskosen Schmelze wirtschaftlich zu erreichen. In dieser Arbeit werden die damit verbundenen Problematiken anhand von bekannten Imprägniertechniken für Endlosfaserbündel beschrieben. Auf Basis dieser Gegenüberstellung wird die Entwicklung eines alternativen Imprägnierprozesses dargestellt, der die besonderen Fluideigenschaften thermoplastischer Schmelzen ausnutzt. Neben der Konstruktion des eigentlichen Imprägnierwerkzeuges wird der Einfluss von Peripherieeinrichtungen beachtet.

Anhand von Ergebnissen umfangreicher experimenteller Untersuchungen wird die Funktionalität dieser innovativen Imprägniertechnologie bewiesen. Es wurden verschiedene Halbzeuge aus unterschiedlichen polymeren Matrizes hergestellt und mechanisch sowie optisch charakterisiert. Die für diesen Prozess besondere Technik der Fluidpenetration wird im theoretischen Teil der Arbeit modelliert. Es wurden Gesetzmäßigkeiten erarbeitet, die neben den viskosen Eigenschaften der Schmelze auch stoffliche und geometrische Randbedingungen des Werkzeuges einfließen lassen. Anhand dieses Modells werden Optimierungsstrategien zur Wirschaftlichkeitssteigerung des Imprägnierprozesses vorgestellt. Zusätzlich konnte durch eine Prozesskopplung der Imprägniereinrichtung mit der Wickeltechnik – eine in der Faserverbundtechnologie gängige Verarbeitungsmethode – gezeigt werden, dass die Vielseitigkeit dieses Imprägnierwerzeuges weitere, innovative Fortschritte bei der Verbundwerkstofftechnik zulässt.

Schließlich wurde eine Fertigungstechnik entwickelt, auf deren Basis eine nahezu kontinuierliche Umfangsverstärkung von thermoplastischen Rohrleitungen möglich wird.

Read this abstract in English at Kunststoffe-international.com
 Andreas Lutz

Andreas Lutz
Institut für Verbundwerkstoffe GmbH
Universität Kaiserslautern

Informationen

Freie Schlagwörter: Langfasergranulat, Thermoplast, LFT, Faserimprägnierung, LFT-G
Institut / Lehrstuhl: Fachbereich Maschinenwesen der Universität Kaiserslautern
Sprache: Deutsch
Fachgutachter: Prof. Dr.-Ing. K. Friedrich (Betreuer), Prof. Dr.-Ing. W. Brockmann
Erscheinungsjahr: 1999
Anbieter: Wissenschaftlicher Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK) / Kunststoffe.de

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