Formpressen macht Flugzeugkonstruktionen leichter und kostengünstiger

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Prinzipiell räumt Spelz ein, dass nicht jedes Teil aus thermoplastischen Composites hergestellt werden muss, zum Beispiel Hohlteile und Sandwichkonstruktionen. Das Institut für Verbundwerkstoffe GmbH (IVW), Kaiserslautern, hat jedoch bereits einen Durchbruch bei Sandwichteilen und Hohlprofilen erzielt. Ende vergangenen Jahres wurde für das CCM-Verfahren die Endlosherstellung von Hohlprofilen erschlossen.

Man benutzte dazu eine modifizierte Ausführung mit einem Schwimmkern im Werkzeugzentrum. Damit wurden Teile unterschiedlicher Länge und Laminierungen hergestellt, die eine gute Komprimierung und ein Faservolumen von 55 und 60% ermöglichen.

PBT-Thermoplast wie Duroplast verarbeitbar

Das IVW untersuchte auch die Verarbeitung von Composites mit Polybutylenterephthalat (PBT) des US-amerikanischen Lieferanten Cyclics Corporation, Schenectady/New York, als Matrixwerkstoff. Im Formulierungsverfahren von Cyclics wird das PBT in eine zyklische Oligomerform zerlegt, deren Viskosität bei Erhitzen auf eine vorgegebene Temperatur wasserähnlich wird und die Fasertränkung erleichtert.

Nach Katalyse und Abkühlen erlangt das Oligomer wieder die übliche Viskosität und bildet das langkettige hochmolekulare PBT-Thermoplast. Laut Cyclics entsprechen die Eigenschaften dieses Kunststoffs denen von Thermoplasten. Dennoch könne es wie ein duroplastischer Kunststoff verarbeitet werden.

Mit CCM-Profilen und -Platten sehr lange Baugruppen kostengünstig herstellen

Um die Vorzüge zu verdeutlichen, kann man laut Patentverfasser Steve Winckler einen Vergleich anstellen. Danach entspricht die Viskosität von CBT- zu PBT-Schmelze der von Sahne zu Hüpfknete. Die Eigenschaften sind eher bei Epoxidharzen als bei Polypropylen zu finden und die Kosten für Harz liegen bei 13 bis 18 US-Dollar pro Kilogramm. „Sie sind also nur geringfügig höher als die Kosten für PEI und machen nur einen Bruchteil der Kosten für PEEK und PEKK aus“, erklärt Winckler. Ziel ist die Konkurrenzfähigkeit zu Epoxidharz-Prepregs hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften.

Laut Spelz und Carson wird der nächste Entwicklungsschritt dann darin liegen, diese Eigenschaften mit der wirtschaftlichen Herstellung von Composite-Teilen im CCM-Verfahren zu verbinden. Als potenzielle Bauteile hat man bereits Streben und Verstärkungsrippen für Flugzeugdecken ausgemacht, aber auch Baugruppen im Rumpf-Streben-Bereich. Mit CCM-Profilen und -Platten können den Angaben zufolge sehr lange Baugruppen schnell und kostengünstig hergestellt werden.

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