Die Preformfertigung klappt jetzt direkt vom Roving

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JESSBERGER GmbH

trivid GmbH

Mikron Switzerland AG, Division Tool

Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) in Industrie und Handwerk an der Rheinisch-Westf. TH Aachen

Zwei Fehlerquellen sind beim Preformwickeln zu beachten

Die praktischen Untersuchungen des Prozesses erfolgen auf der am IKV verfügbaren Wickelanlage (WSE VI-127/400) der Baer GmbH mit der zuvor beschriebenen Werkzeugtechnik. Dabei werden der Roving Starrov 086 2400 tex von Johns Manville aus der Slowakei und das Kombi-Schmelzklebegarn C-85 von EMS-Chemie als Bindergarn genutzt.

Aufgrund der großen Bedeutung der realen Faserorientierungen des Laminats für die mechanischen Eigenschaften des Bauteils muss die Ablage der Fasern im Verfahren überprüft werden. Grundsätzlich können beim Preformwickeln zwei systematische Fehler auftreten, die eine Abweichung von der gewünschten Faserorientierung verursachen. Zum einen führt das Wickeln abseits der geodätischen Linie, die die kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten auf einer gekrümmten Oberfläche ist, zum Abrutschen des Rovings gegen die Pins und zum anderen muss der kontinuierliche Roving nebeneinander abgelegt werden. Beide beschriebenen Fehler sind schematisch in Bild 4 dargestellt.

Rovinggelege von 45 und 75° neigen stärker zum Abrutschen

Um eine Abschätzung der mechanischen Eigenschaften der entstehenden Laminate zu erhalten, werden je drei Einzelschichten mit variierenden Faserorientierungen (0°, 45°, 75° und 90°) gewickelt.

Es wird die Vorder- und Rückseite fotografiert und die Faserorientierungsverteilung mit der Open-Source-Bildverarbeitungssoftware „ImageJ“ erfasst. Bild 5 zeigt das über drei Proben gemittelte relative Auftreten über die Faserorientierung aufgetragen. Die Verteilungen für Vorder- und Rückseite lassen sich über eine Normalverteilung annähern und den Mittelwert sowie die Standardabweichung beschreiben. Vorder- und auch Rückseite weisen eine Abweichung des Mittelwerts von der Nennorientierung auf, wobei die Abweichung der Rückseite größer ist.

Der Vergleich der Abweichung des Mittelwerts der Verteilungen von den Sollwerten für die vier untersuchten Nennorientierungen ist in Abbildung 6 dargestellt. Dabei ist festzuhalten, dass die größten Abweichungen bei einer Vorgabe von 45 und 75° festzustellen sind, da durch den starken Neigungswinkel des Rovings relativ zu den fixierenden Pins das Rutschen verstärkt auftritt. Bei der Wicklung von 0°- und 90°-Orientierungen entstehen keine Querkräfte und dementsprechend kein Abrutschen des Rovings.

Weitere qualiätsmindernde Problemfelder

Die größere Verschiebung des Mittelwertes bei 0° resultiert aus dem abweichenden Wickelmuster an der Krafteinleitung. Des Weiteren variieren die ermittelten Standardabweichungen von 1,16° bei 90° bis hin zu 1,74° bei 45°.

Aufgrund der Tatsache, dass es sich bei den ermittelten Werten um Verteilungen handelt, ist auch für die Orientierungen mit einer minimalen Abweichung des Mittelwerts mit einer verminderten Lastaufnahme respektive Tragfähigkeit des Laminats zu rechnen. Zusätzlich können Gassen entstehen, die zu Bereichen im Laminat mit sehr niedrigem lokalen Faservolumengehalt führen, welche eine weitere Verminderung der mechanischen Eigenschaften bedingen.

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