Textile Hybridstrukturen für den Faserverbundleichtbau
Projektleiter: Gerald Ortlepp
Projektnummer: BMWi / INNO-KOM - 49MF180064
Laufzeit: 01.01.2019 bis 30.06.2021
Aufgabenstellung
Zielstellung der Forschungsarbeiten war die Kombination von gerichteten CF-Rovings mit GF-Stapelfasern bei Einsatz klassischer Nadelvliesprozesse zur Fertigung von Verstärkungsfaserhalbzeugen mit einer 0°-, ±45°- sowie ±45/0°-Orientierung der Carbonfasern.
Ergebnisse
Als endlose Verstärkungsmaterialien wurden Carbonfasern als 50k Rovings und in Form von Spreiztapes eingesetzt. Die Glasfaserkomponente wurde in Form von Schnittglasfasern zu einem Nadelvlies verarbeitet und als Hybridkomponente mit den gerichteten CF-Rovings kombiniert. Zur Nutzung einer konventionellen, kleintechnischen Nadelvliesanlage wurde der Quertäfler technisch so modifiziert, dass damit Winkelablagen von
±45° realisiert werden konnten. Dies war die Grundlage, um neben einer 0°-Ausrichtung auch eine ±45° und eine
±45°/0° Winkelanordnung von CF-Rovings in Kombination mit einer GF-Trägervliesmatte als Basis für Vlies- Roving-Hybride zu realisieren. Bei Einsatz einer speiserbasierten Wirrvliesanlage konnten GF-CF- Hybridhalbzeuge mit einer 0°-Orientierung der CF-Rovings erzeugt werden. Durch eine konventionelle textile Vernadelung wurden bei beiden Verfahren die orientierten CF-Rovingscharen auf der GF-Matte stabil lagenfixiert und die Tränkbarkeit bei der späteren Verbundherstellung verbessert. Die Carbonfaserkomponente wurde in Form von Spulen über ein Spulengatter und eine Spreizeinrichtung den beiden Anlagen zugeführt. Alternativ wurde der Einsatz von unverfestigten CF-Tapes getestet. Diese konnten direkt ohne Spulengatter und Spreizeinrichtung analog eingesetzt werden. Erzeugte Vlies-Roving-Hybridmuster aller Varianten wurden im Nasspressverfahren mit EP-Matrix zu Verbundplatten verarbeitet und daran die mechanischen Verbundeigenschaften in Abhängigkeit zum Vlies-Roving-Aufbau ermittelt.
Anwendung
Zielgruppen und Zielmärkte für Anwendungen sind insbesondere Glasmatten- und Glasvlieshersteller, die bereits Faserverstärkungshalbzeuge fertigen, Bauteilhersteller in ihrer Forderung nach Verstärkungshalbzeugen mit gerichteter Faserorientierung sowie der Automobilbau mit Anforderungen nach kostengünstigen Leichtbauteilen.
