Dünnschichtlaminate aus textilverstärktem FKV

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Die Makrostrukturen und Volumengehalte der Verstärkungsfaserschichten werden über die Rovingfeinheiten, die Anhäufungsdichten der Rovings im Legeprozess und die Flächenmassen der einbettenden textilen Matrixschichten bestimmt. Sämtliche Parameter lassen sich in Anwendung der großserientauglichen textilen Verfahren zur Herstellung der Mehrlagenkonstruktion in einem breiten Spektrum variieren. Die schichtweise wechselnden Anordnungsfolgen führen zu kurzen Fließwegen, die durch erschmolzene Matrix zur Durchdringung der Verstärkungsfasern zu überwinden sind. Das Halbzeug kann je nach Zuschnitt in beliebigen Verstärkungsrichtungen einschichtig oder auch mehrschichtig als Laminat zur Konsolidierung gebracht werden. Damit lassen sich in einem Verarbeitungsschritt, abhängig von der je nach variierter Relation von Verstärkungs- und Matrixanhäufung resultierenden Mindestdicke des grundlegenden Schichtaufbaus, belastungsgerechte Laminate mit bis 10 mm Dicke herstellen. Für die Untersuchungen zum Verarbeitungsverhalten der textilbasierten Verbundhalbzeuge und der daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften im thermoplastischen FKV OLU-Preg wurde naturfarbenes Polypropylen (PP) als Matrixkomponente in Kombination mit Glasfasern (GF) in bidirektionaler 0°-90°-Orientierung als Verstärkungskomponente verarbeitet.

Größtmöglicher Freiheitsgrad von Lagenzuordnungen

Mit der frei wählbaren Menge von Verstärkungsfaserlagen und -mengen sowie der hierzu passgenauen Abstimmung der Matrixmassenanteile lassen sich mit der OLU-Preg-Technologie bereits im ersten Herstellungsschritt, dem textilen Fertigungsverfahren, speziellen Laminaten gerechte Strukturanordnungen als Double- oder Multi-Layer anfertigen. Bauteil- und belastungsgerechte FKV-Halbzeuge werden auf diese Weise bei Vorgabe präzisierter Strukturparameter mit Zuordnung der geforderten Verstärkungsrichtungen vorgefertigt. Größengerechte Zuschnitte der erforderlichen Verstärkungslagen mit den darin enthaltenen unidirektionalen NCF-Faserorientierungen werden so zu beanspruchungsgerechten Laminaten kombiniert. Für einen größtmöglichen Freiheitsgrad von Lagenzuordnungen im Laminataufbau steht OLU-Preg als Single-Layer zur Verfügung. Das textilbasierte OLU-Preg-Halbzeug liegt unabhängig von den Strukturvarianten Single-, Double- oder Multi-Layer als endlose Rollenware vor. Differenzierte Weiterverarbeitungen zu Faser-Kunststoff-Verbunden lassen sich hieraus ableiten. Sowohl kontinuierliche als auch diskontinuierliche Verarbeitungsprozesse beispielsweise in Doppelbandpressen oder stationären Pressen zur Herstellung bahnförmiger thermoplastischer FKV-Materialien oder von FKV-Platten sind anwendbar. Hieraus resultiert eine zweistufige Prozessfolge, um aus den somit vorliegenden Organoblechen beispielsweise Bauteile im Kaltpressen durch Umformung und Konsolidierung größengerechter Formzuschnitte zu fertigen. Die ausgezeichnete Verformbarkeit der textilbasierten OLU-Preg-Halbzeuge in Verbindung mit einer dabei gewährten Strukturstabilität der voneinander unabhängigen einzelnen Verstärkungslagen erlaubt auch eine Direktverarbeitung zu komplexen Bauteilgeometrien im einstufigen Heißpressen. Der wachsenden Nachfrage nach prozess- und anforderungsgerechten FKV-Halbzeugen kann mit der Bereitstellung von OLU-Preg-Organoblechen, die im Kaltpressverfahren hergestellt wurden, entsprochen werden. Eine kundenspezifische Strukturauslegung bis hin zu komplexen Laminaten steht dabei im Vordergrund und bietet innerhalb des textiltechnischen und textiltechnologischen Parameterspektrums enormen Spielraum für bauteil- und anwendungsorientierte Materialentwicklungen.

OLU-Preg-Composites bieten glatte Oberflächen

Die Zielsetzung, dünnschichtige UD-FKV-Werkstoffe bereitzustellen, ist in der technologieorientierten Strukturauslegung primär mit der Einrichtung und Einhaltung reproduzierbarer spezifischer Faservolumengehalte (FVG) verbunden. Diesen Forderungen folgend wurden mit Verwendung der verfügbaren Großserientechnik Malitronic Multiaxial gleichmäßige Anhäufungsverteilungen der FKV-Komponenten in Non-Crimp-Fabrics für textilbasierte OLU-Preg-Composites mit 40 und 50 % Faservolumengehalt hergestellt. Hierbei wurden unter anderem die Feinheiten der Verstärkungsfasern variiert und mit Matrixkomponenten in entsprechend proportionaler Masse kombiniert.

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