Gekonnte Auslegung von RTM-Werkzeugen

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Die Luftfahrtunternehmen arbeiten in einem hoch regulierten Bereich, in dem die zu verwendenden Materialien, insbesondere Matrixwerkstoffe für Faserverbundstrukturen, und die Verarbeitungsprozesse sehr genau festgelegt werden. Abweichungen werden in der Regel nicht toleriert. Für den RTM-Prozess zur Herstellung von Luftfahrtstrukturen bedeutet dies die Verwendung sehr niederviskoser Harze, die kompaktierte Textilien bei einem Druck von weniger als 10 bar vollständig benetzen. Diese Harze erfordern zur Aushärtung jedoch erheblich höhere Temperaturen um 180 °C sowie definierte Heiz- und Kühlraten. Dieser Umstand, gepaaart mit einer Aushärtedauer von 90 min, machen den Fertigungsprozess zwar zeit- und energieaufwendig, garantieren jedoch eine sehr gute Bauteilqualität.

Auch branchenspezifischen Forderungen muss entsprochen werden

Für eine automobilgerechte Serienfertigung hingegen werden in der Regel deutlich günstigere Harzsysteme verwendet, deren Viskosität erheblich höher ist. Die Werkzeuge können isotherm bei einer Temperatur von 80 bis 100 °C betrieben werden. Die Anlagentechnik erfordert höhere Press- und Injektionsdrücke, um das zähere Harzsystem in das kompaktierte Preform zu pressen. Trotz Injektionsdrücken über 60 bar besteht oft nicht die Anforderung an einen Faservolumengehalt von 60 %, wie etwa bei der Herstellung von Flugzeugstrukturen. Vielmehr liegt der Fokus auf einer kurzen Aushärtedauer innerhalb des Formwerkzeuges. Verwendete Matrixsysteme sind oft auf Basis von PUR (Polyurethan) oder PA (Polyamid). Jedoch werden derzeit auch immer schnellere Epoxidsysteme entwickelt, die eine Prozesszeit von 5 min oder kürzer ermöglichen.

Der Schlüssel einer effizienten Faserverbundfertigung liegt oftmals in der geschickten Nutzung textiltechnischer Prozesse, die in der Regel einen hochautomatisierten Umgang mit den biegeschlaffen Materialien ermöglichen. Da das Fügen einzelner Komponenten in der Regel aufwendiger ist als bei metallischen Strukturen, wird die Wertschöpfung meist durch die Herstellung komplexerer Bauteilgeometrien erreicht. Für Anwendungen im Bereich Luftfahrt sind komplexe Formwerkzeuge und Bauteil, die Regel geworden. Formwerkzeuge verfügen daher über Einlegekerne und es wird versucht, die thermische Masse weitgehend zu reduzieren.

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