Advanced RTM (A-RTM) und Differential Pressure RTM (DP-RTM)

Auszug aus

Handbuch Verbundwerkstoffe

Herausgeber: Manfred Neitzel, Peter Mitschang, Ulf Breuer
07/2014, 576 Seiten, € 179,99
ISBN: 978-3-446-43696-1
Seite 372

Das A-RTM-Verfahren (Advanced Resin Transfer Molding) beschreibt ein kombiniertes RTM- und Pressverfahren. Der Injektionsvorgang gleicht dem des RTM-Verfahrens. Allerdings wird das Werkzeug während der Injektionsphase nicht vollständig geschlossen. Erst mit der Füllung der Kavität wird das Werkzeug mit Hilfe einer geregelten Presse zugefahren [1]. Dies macht eine komplizierte Dichtungstechnik notwendig, die sich beispielsweise mit aufblasbaren und dadurch wegtoleranten Dichtungssystemen realisieren lässt. Aufgrund der aufwendigen Dichtungstechnik sind die Werkzeugkosten hoch. Von Vorteil sind die kurzen Zykluszeiten des A-RTM-Verfahrens, da das Matrixmaterial bei dem in diesem Fall nicht vollständig geschlossenem Werkzeug die Kavität schnell füllen kann. Dabei wird während der Anfangsphase der Injektion durch das gesteuerte Übermaß der Kavitätshöhe die Durchströmung der Verstärkungsstruktur aufgrund des geringen Faservolumengehalts der Preform erleichtert. So kann die Herstellung von FKV-Strukturen bauteilgrößen- oder zeitoptimiert realisiert werden.

Ist die optimale Harzmenge injiziert, wird das Werkzeug auf das Endmaß geschlossen. Matrixmaterial aus den schon imprägnierten Zonen wird verdrängt und imprägniert die verbleibenden trockenen Bauteilbereiche. Die injizierte Harzmenge, ab der das Werkzeug geschlossen wird, muss exakt bekannt sein. Andernfalls kann es zu trockenen Fehlstellen im Bauteil kommen. Überschüssiges Harz wird durch Steiger aufgenommen.

Vorteile dieser Fertigungsvariante sind ein hoher Faservolumengehalt im fertigen Bauteil bei vergleichsweise langen Fließwegen und kurze Zykluszeiten. Durch die niedrigeren Fließwiderstände in der Phase, in der das Werkzeug noch leicht geöffnet ist, können auch Matrixsysteme mit höherer Viskosität verarbeitet werden.

Spaltimprägnieranlage mit einem Werkzeug zur Herstellung einer CFK-Motorhaube für ein Auto am Institut für Kunststoffverarbeitung, IKV, Aachen (Bild: F. Gründel, Hanser)

Eine weitere Umsetzung der Idee des A-RTM – die geregelte Kontrolle des Faservolumengehaltes während des Injektionsprozesses – aus dem Bereich der vakuumunterstützten Druckinjektionsverfahren ist das DP-RTM (Differential Pressure Resin Transfer Molding) oder SLI (Single Line Injection). Mit Hilfe eines Autoklaven wird während der Druckinjektion die Imprägnierung durch ein gesteuertes Vakuum mit einem niedrigen Differenz-Außendruck auf die flexible Werkzeugoberseite und damit bei einem ebenfalls relativen niedrigen Faservolumengehalt durchgeführt. Anschließend wird durch eine Drucksteigerung nachgepresst und bei dem dann anforderungsgerechten höheren Faservolumengehalt ausgehärtet. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt in der Möglichkeit der Herstellung qualitativ sehr hochwertiger, komplexer Strukturen. Besonderer Nachteil dieser Version ist der Autoklav, der neben den hohen Investitionskosten vor allem auch wegen der extrem langen Zykluszeiten nur für sehr spezielle Bauteile in Kleinserien (z. B. Flugzeugbau) eine wirtschaftlich sinnvolle Fertigung erlaubt.