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25.01.2016

Kürzere Zyklen beim RTM-Verfahren

Heizleiterlayout und berechnete Temperaturverteilung (© HS Heilbronn)

Bei der Serienfertigung von Faserverbundbauteilen mit duroplastischer Matrix kommt unter anderem das so genannte RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) zum Einsatz. Dabei weisen die RTM-Werkzeuge eine relativ niedrige konstante Temperatur auf, um eine zu schnelle Aushärtung während der Injektionsphase zu vermeiden. Dies führt jedoch zu relativ langen Zykluszeiten.

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurde an der Hochschule Heilbronn untersucht, ob sich die Zykluszeit mittels dynamischer Werkzeugtemperierung reduzieren lässt. Dabei werden die Aushärtephase und die Injektionsphase thermisch entkoppelt. Während der Füllphase herrscht eine niedrigere Werkzeugwandtemperatur, so dass eine vollständige Formfüllung der Kavität sichergestellt wird. Anschließend wird die Werkzeugtemperatur erhöht, um die Vernetzungsreaktion zu beschleunigen.

Für die variotherme Verarbeitung von Reaktionsharzen muss die Werkzeugtemperierung zwei wichtige Anforderungen erfüllen. Einerseits muss die Temperaturverteilung an der Werkzeugwandoberfläche möglichst homogen sein, damit das Materialsystem innerhalb der Kavität gleichmäßig vernetzt. Außerdem soll die aktive Änderung der Werkzeugtemperatur während der Fertigung möglichst schnell erfolgen. Das Heizsystem bzw. der gesamte Aufbau sollte daher auch eine entsprechend hohe Heizdynamik besitzen.

Derzeit sind variotherme Temperiersysteme mit Wasser als Wärmeträger weit verbreitet. In einem Formeinsatz wird zyklisch heißes und kaltes Wasser durch Temperierkanäle geleitet, um entsprechende Werkzeugtemperaturen einzustellen. Alternativ können elektrische Widerstandheizelemente im Werkzeug integriert werden. Für eine gute Temperaturhomogenität muss ein konturangepasstes Layout der elektrisch leitenden Schicht ausgearbeitet werden.

Mit elektrischen Heizsystemen direkt unterhalb der Werkzeugoberfläche sind schnellere, höhere und homogenere Temperaturveränderungen als bei der Wassertemperierung möglich. Auch ist die Regelung auf ein bestimmtes Temperaturniveau durch Regulierung der Betriebsspannung relativ einfach umsetzbar. Zur Abkühlung der Werkzeugeinsätze werden allerdings in der Regel ebenfalls fluidische Systeme eingesetzt.

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

zusätzliche Links
Hochschule Heilbronn
Max-Planck-Str. 39
D 74081 Heilbronn
Tel: +49 7131 504 - 0
Fax: +49 7131 252470


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