Schnelle Imprägnieranlage für die Composite-Fertigung
Die schnelle und kostengünstige Produktion von faserverstärkten Hochleistungsbauteilen ist von entscheidender Bedeutung für künftige Composite-Serienanwendungen. Mit der neuen Spaltimprägnieranlage, die Anfang März auf dem 25. Internationalen Kunststoffkolloquium in Aachen vorgestellt wird, proben IKV-Kunststoffexperten bereits die automatisierte Produktion von mittelgroßen flächigen Teilen. VDI nachrichten, Aachen, 15. 1. 10, Si
Eine neue vollautomatisierte Spaltimprägnieranlage hat das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV), Aachen, entwickelt. Zielsetzung der Entwickler war es, endlos faserverstärkte Kunststoffbauteile mit einem Faservolumengehalt von 50 % in Zykluszeiten unter 10 min herzustellen. Die Entwicklung wurde als Teilprojekt 6 der Forschergruppe 860 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), Bonn, gefördert.
Durch die in Zusammenarbeit mit Hille Engineering, Aachen, entstandene und im vergangenen Jahr im IKV-Technikum installierte Anlage konnten die Kunststoffexperten bereits mittelgroße flächige Bauteile von 500 mm x 500 mm in nur 280 s herstellen. IKV-Mitarbeiter Kai Fischer gewann mit der Entwicklung den Innovationspreis 2009 der Industrievereinigung Verstärkte Kunststoffe (AVK), Frankfurt/Main, in der Kategorie Hochschule.
Innovativ ist die schnelle Imprägnierung der Verstärkungsfasern mit einem flüssigen Kunststoffharz durch die Erzeugung eines temporären Fließspalts und die anschließende Kompression des imprägnierten Preforms mit einer Walkbewegung. In Kombination mit einer Analyse des Fertigungsprozesses erreichten die Aachener Kunststoffexperten damit einen durchgängig automatisierten Prozessablauf, bei dem trockene Faserpreforms in nur 19 s imprägniert und komprimiert werden.
Nach dem Verschließen des zweiteiligen Werkzeugs wird bei dem Spaltimprägnierverfahren durch leichtes Anheben der Oberform über der Faserverstärkung ein Fließspalt erzeugt, in den das Harz sehr schnell einströmen kann. Nach der Harzinjektion wird die Oberform erst in Angussnähe und danach im Bereich des Steigers auf die Bauteilendkontur abgesenkt. Das Kunststoffharz wird dabei in einem reproduzierbaren Prozessablauf über den Preform verteilt. Durch die anschließende flächige Druckaufbringung über die beiden Werkzeughälften kann das Kunststoffbauteil laut den IKV-Angaben ohne merklichen Reaktionsschwund hergestellt werden.
Der schnelle Imprägniervorgang ermöglicht es laut den Entwicklern zudem, das Werkzeug isotherm bei der für die Vernetzung nötigen Aushärtungstemperatur zu betreiben, was die Zykluszeit stark verkürzt. Damit eigne sich das innovative Verfahren zur großserientauglichen Fertigung von endlosfaserverstärkten Kunststoffbauteilen. Anwendungspotenzial sehen die IKV-Experten etwa im Automobilbau oder in der Luft- und Raumfahrttechnik für flächige Struktur- und Außenhautkomponenten.
Die neue Spaltimprägnieranlage wird auf dem 25. Internationalen Kunststofftechnischen Kolloquium des IKV vom 3. bis 4. März in Aachen dem Fachpublikum vorgestellt. JÜRGEN SIEBENLIST
Ein Beitrag von:
