Mischen und Dosieren Faserverbundbau benötigt ausgefeiltere Anlagentechnik

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„Wir machen es uns einfach leicht.“ Dieses Motto ist zunächst einmal sehr unverfänglich. Beschäftigt man sich jedoch mit dem Thema Leichtbau genauer, speziell mit der Herstellung von Leichtbauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen (FVK), steckt hinter diesem Motto viel Verbindlichkeit und Komplexität. Allein die Auslegung und Herstellung textiler Faserstrukturen, die im Verbund zu faserverstärkten Bauteilen weiterverarbeitet werden, stellt für sich schon höchste Anforderungen an die Faserorientierung, den Lagenaufbau und die Drapierbarkeit.

Faseraufbauten richtig in die Kunststoffmatrix von Composites einbetten

Eine weitere Hausforderung ist die Einbettung der Faseraufbauten in eine Kunststoffmatrix. In der Regel kommen dazu duroplastische Matrixsysteme zur Anwendung: Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Polyvinylharze oder Polyurethansysteme. Weil die Faserstrukturen zu 100 % mit einem der Matrixwerkstoffe durchtränkt sein müssen, werden sehr niedrigviskose Harz- und Härterkomponenten verarbeitet.

Diese Rohstoffkomponenten sind häufig bereits mit internen Trennmitteln versetzt oder die Trennmittel werden als dritte oder vierte Komponente dem Harz-Härter-Gemisch zudosiert und mit diesem vermischt. Die Dosierung der Komponenten muss mit einer hohen Genauigkeit erfolgen, um ein bis auf ±1 % genaues Mischungsverhältnis zu erreichen.

Permanente Regelung des Mischungsverhältnisses

Diese Aufgaben treiben die Entwicklung der Prozess- und Verfahrenstechnik für die Herstellung von FVK-Bauteilen voran. Einen Schwerpunkt bildet dabei die Misch- und Dosiertechnik. So setzt die Hilger-u.-Kern/Dopag-Gruppe mit Werken in Mannheim und Cham zum Dosieren und Mischen auf Anlagen mit Zahnradpumpen und Kolbenpumpen. Um eine hohe Prozessgenauigkeit zu erreichen, wird bei der Anlage Dopag compomix 603 V das Mischungsverhältnis permanent geregelt.

Die Regelung basiert auf einer kontinuierlichen Durchflussmessung der Einzelkomponenten. Steigt der Forminnendruck aufgrund des zunehmenden Formfüllungsgrads, nimmt dieser auf die Geschwindigkeit der Harzfließfront einen wesentlichen Einfluss. Das ist beispielsweise beim Dosieren in geschlossenen Formen (RTM-Werkzeuge) der Fall.

Ändert sich die Geschwindigkeit der Fließfront in der Form, kann das die Oberflächenqualität von FVK-Bauteilen verschlechtern. Um diesem Umstand Rechnung zu tragen, gehört entweder eine Konstantdruckregelung oder ein einstellbares Druck- oder Volumenprofil zu den Ausstattungsmerkmalen dieser Misch- und Dosieranlage. Des Weiteren enthält die Anlage eine Nachdruckfunktion, die nach Beendigung des Formfüllvorgangs die vollständige Füllung der Kavität garantieren soll. Auch das erfolgt über vorwählbare Parameter.

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