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Verarbeitung von Reaktionsharzen - Wickel- und Tapelegetechnik

Tapelegen von Duroplasten

Auszug aus

Handbuch Verbundwerkstoffe

Herausgeber: Manfred Neitzel, Peter Mitschang, Ulf Breuer
07/2014, 576 Seiten, € 179,99
ISBN: 978-3-446-43696-1
Seite 344

Durch das positions- und richtungsvariable Ablegen von faserverstärkten Tapes können sehr flexibel beanspruchungsgerechte Laminate hergestellt werden. Als Halbzeuge dienen vorimprägnierte Fasern, die entweder als Roving oder Tape zum Einsatz kommen.

Zur Positionierung und Orientierung des Tapelegekopfes (TLK) auf großflächigen Strukturen dient in der Regel ein Mehrachsportalsystem. Auf diesem sind sowohl die Tape-Spule als auch der TLK montiert. Die wesentlichen Komponenten des TLK sind das Andrücksystem, der Schneidemechanismus und die Tape-Vorschubeinheit.

Als Halbzeuge dienen beim Duroplast-Tapelegen vorimprägnierte Fasern, die entweder als Roving oder Tape eingesetzt werden. Das Tape wird zunächst mit Hilfe der Vorschubeinheit von der Halbzeugspule abgezogen, bis zur Andrückvorrichtung transportiert und der TLK auf eine meist drehbar gelagerte Werkzeugplattform aufgesetzt. Die Tapes werden bis kurz vor dem Ablegepunkt gekühlt, um ein vorzeitiges Aushärten zu vermeiden. Die Halbzeugspulen befinden sich daher meist in einem temperierten Spulenschrank.

Der Tapelegeprozess (Bild: Handbuch Verbundwerkstoffe)

Das Tape wird während des Legeprozesses mit Hilfe der Roboterbewegung und der Andrückvorrichtung auf der Werkzeugoberfläche abgelegt. Die zuvor gekühlten Duroplast-Tapes werden zur Erhöhung der Klebrigkeit mit Hilfe einer Aufheizvorrichtung (meist Heißgasdüse) leicht erwärmt. Da die Konsolidierung erst in einem dem Ablegeprozess nachfolgenden Autoklavprozess erfolgt, werden die Tapes lediglich mit einer Rolle kompaktiert.

Am Ende einer Bahn wird das Tape durch die Schneideinheit durchtrennt und der TLK nach der Fertigstellung der Ablage von der Werkzeugplattform abgesetzt. Im Anschluss daran wird zum Ablegen einer neuen Bahn wieder das Tape bis zur Kompaktierungsrolle vortransportiert.

Schneiden des Tapes und Ablegen des restlichen Tapes (Bild: Handbuch Verbundwerkstoffe)

Auf diese Weise wird ein Bauteil sukzessive aus vielen einzelnen Tapes aufgebaut. Das Tapelegeverfahren ist lediglich in der minimalen Bauteilgröße und der Bauteilformkomplexität begrenzt. Die minimale Bauteilgröße ergibt sich aus der minimalen Schnittlänge eines Tapes, welche sich wiederum aus dem Abstand von Konsolidierungsvorrichtung und Schneide im TLK ergibt. Aufgrund der konstruktiven Eigenart eines TLK sind nur gering- bis mittel-komplexe Bauteilstrukturen für das Verarbeitungsverfahren möglich. Es lassen sich, in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit, quasi alle am Markt erhältlichen Materialkombination verarbeiten.

Das Tapelegeverfahren besitzt aufgrund seiner Funktionalität entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Metall- und FKV-verarbeitenden Verfahren. Mit diesem Verfahren können durch das positions- und richtungsvariable Ablegen von faserverstärkten Tapes sehr flexibel definierte und beanspruchungsgerechte Laminate hergestellt werden. Des Weiteren besitzt dieses Verfahren einen hohen Integrationsgrad, da Füge- und Montagezyklen reduziert, sowie ganz neue Einzelteildimensionen zur Fertigung sehr großer Bauteile erzeugt werden können. Prinzipiell ist außerdem die Integration von Sensorik oder Krafteinleitungs- bzw. Anbindungselementen möglich.

Auszug aus

Handbuch Verbundwerkstoffe

Herausgeber: Manfred Neitzel, Peter Mitschang, Ulf Breuer
07/2014, 576 Seiten, € 179,99
ISBN: 978-3-446-43696-1
Seite 344
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