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21.11.2011

Erwärmung von Organoblechen durch Widerstandsheizung

Wärmeentwicklung in der CFK-Probe bei Stromzufuhr (© IKT)

Wärmeentwicklung in der CFK-Probe bei Stromzufuhr (© IKT)

Aufgrund ihrer guten mechanischen Eigenschaften und ihres geringen Gewichts kommen so genannte Organobleche zunehmend in der Automobilindustrie zum Einsatz. Es handelt sich dabei um mit Kohlenstofffasern verstärkte thermoplastische Platten, die zu dreidimensionalen Bauteilen umgeformt werden, indem die thermoplastische Matrix erwärmt und anschließend wieder abgekühlt wird. Bisher erfolgt die Erwärmung im Allgemeinen durch Kontaktheizungen, Umluftöfen oder IR-Strahler – dabei treten jedoch hohe Verluste durch Konvektion und Abstrahlung auf.

Am IKT Stuttgart wurde nun in einem Forschungsprojekt untersucht, ob die elektrische Leitfähigkeit der Kohlenstofffasern zum Erwärmen der Matrix genutzt werden kann. Dazu wurden über zwei Elektroden Spannungen im Bereich von 15 V an Organoblech-Probekörper angelegt und die Temperaturänderungen mit einem Pyrometer im Abstand von 1200 mm vom Bauteil erfasst. Die Versuche ergaben, dass diese Methode ein schnelles und gleichmäßiges Aufheizen der Organobleche ermöglicht. Darüber hinaus kann mit dem Verfahren aufgrund der geringen Verluste der eingebrachten Heizleistung ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Weitere Vorteile sehen die Forscher in der guten Regelbarkeit und im geringen Platzbedarf des Verfahrens. Die Gefahr eines thermooxidativen Abbaus oder einer Delamination der Organobleche ist den Angaben zufolge bei dem neuentwickelten Verfahren sehr gering.

Aufgrund dieser Ergebnisse wird die Großserientauglichkeit des Verfahrens positiv eingeschätzt. In weiteren Untersuchungen sollen nun Organobleche durch die in-situ Erwärmung aufgeschmolzen und verformt werden, um den Zusammenhang zwischen dem Aufbau der Kohlenstofffasern und dem Aufheizverhalten umfassend zu analysieren. Darüber hinaus soll auch untersucht werden, wie die Effizienz der Aufheizung durch eine gezielte Anordnung der Faserstrukturen erhöht werden kann.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

Institut für Kunststofftechnik
DE 70199 Stuttgart
Tel: +49 711 685 85317
Fax: +49 711 685 85335


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