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Faserverbundwerkstoffe - Composites für den wirtschaftlichen Leichtbau

3D-Druck und FVKVerfahrenskombination macht die Konstruktion flexibler

Hybrid-Thermoplast-Prototyp mit 3D-gedruckter Struktur. (Bild: Fraunhofer IPT)

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT stellte die im BMBF-geförderten Projekt Lightflex entwickelte, flexible Prozesskette auf der Composites Europe vor und gab Einblicke in die adaptive und vernetzte Produktion von Leichtbaukomponenten.

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FaserverbundwerkstoffeComposites für den wirtschaftlichen Leichtbau

Faserverbundwerkstoffe können, je nach Kombination der eingesetzten Matrix- und Faserwerkstoffe, der Verarbeitungsparameter und der konstruktiven Auslegung ein außerordentlich breites Eigenschaftsspektrum auch im Fahrzeugbau.

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System-Unit von Sortimo

Auf der Suche nach einem Matrixmaterial mit guter UV-, Bewitterungs- und Chemikalienbeständigkeit hat Covestro ein Polyurethansystem entwickelt. Der unter dem Namen Desmocomp vermarktete Werkstoff basiert auf aliphatischen Isocyanaten und ist laut Unternehmen für Außenanwendungen besonders gut geeignet.

Der neue Matrixwerkstoff könne kostengünstig verarbeitet werden. Vorteilhaft seien die sehr lange Topfzeit und anschließende schnelle Aushärtung des Produkts. Ein aktuelles Beispiel sind bewitterungsstabile glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe, die der Entwicklungspartner Sortimo International kürzlich als Bauteile für Prototypen seiner ‚System-Unit‘, einer Ausstattungskomponente für leichte Nutzfahrzeuge, vorgestellt hat.

Gemeinsam mit Partnern aus der Autoindustrie hat Covestro noch ein weiteres Polyurethan-Matrixsystem entwickelt, das zur Baydur Reihe gehört. Der besondere Vorteil gegenüber vergleichbaren Harzsystemen sei die dreifach erhöhte Energieaufnahme der Carbonfaser-Composites. Im Falle eines Autounfalls bietet der Werkstoff somit mehr an Sicherheit für die Insassen.

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Erste Prototypen wurden bei Materialprüfungen positiv bewertet. Die Fertigung der Teile erfolgt mit Hilfe des Hochdruck-Harzinjektionsverfahrens (High Pressure Resin Transfer Molding, HP-RTM). Die Zykluszeiten liegen bei wenigen Minuten.

Mit einem neuen Baydur Gießharzsystem ist es Covestro gelungen, lagerfähige Polyurethan-Prepregs im industriellen Maßstab zu produzieren und zu verarbeiten. Sie sollen eine wirtschaftliche Alternative zu Epoxid-Prepregs sein, weil sie bei deutlich geringeren Produktionskosten Bauteile mit vergleichbaren mechanischen Eigenschaften ergeben.

Bei dem zweistufigen Prozess werden Glasfasern mit dem Reaktionsharz getränkt und dann mit Wärme konditioniert, in einen stabilen, nicht ausreagierten Zustand überführt und mit Hilfe von Trennfolien auf Rollen gewickelt. Nach der Lagerung folgt die eigentliche Bauteilherstellung. Weitere Vorteile gegenüber Epoxidharzen seien eine konstantere Qualität der Bauteile und eine kosten- und energieeffizientere Produktion. Künftig soll die Technologie auch für andere Anwendungen nutzbar gemacht werden.

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