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Compositeforschung am ICT GFK-Blattfedern mit thermoplastischer Matrix sind günstiger

| Redakteur: Peter Königsreuther

Das Kürzel T-RTM steht für das Resin Transfer Moulding zur Herstellung faserverstärkter Bauteile. Statt eines Duromers als Matrix, verwendet man dabei aber etwa Polyamid 6. So funktioniert das Ganze...

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Forschern am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) ist ein Erfolg im Bereich des Resin-Transfer-Mouldings mit thermoplastischen Matrixsystemen (T-RTM) gelungen – Im Rahmen eines Projekts entstand daraus diese GFK-Compositeblattfeder für Kfz-Anwendungen.
Forschern am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT) ist ein Erfolg im Bereich des Resin-Transfer-Mouldings mit thermoplastischen Matrixsystemen (T-RTM) gelungen – Im Rahmen eines Projekts entstand daraus diese GFK-Compositeblattfeder für Kfz-Anwendungen.
(Bild: Fraunhofer-ICT)

Mit dem T-RTM-Verfahren arbeiten die Forscher am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie schon länger daran, die Herstellung von carbon- oder glasfaserverstärkten Bauteilen günsitger und produktiver zu machen, heißt es. Der Vorteil eine thermoplastische Matrix zu nutzen, verspricht dabei die größte Kostenersparnis und macht die Bauteile nicht zuletzt recycelbar, heißt es weiter.

Halbierte Rohstoffkosten für die Matrix

Am ICT polymerisiert man dazu in-situ das Monomer ε-Caprolactam zu Polyamid 6 (PA6) zusammen mit den Verstärkungsfasern zu einem einsatzfähigen Bauteil. Die niedrige Viskosität der Monomerschmelze soll ideal sein, um auch Endlosfaserverbunde gut infiltrieren zu können. Neuerdings können die Experten auch auf eine Hochdruck-RTM-Dosieranlage zurückgreifen. Mit dieser wurde im Rahmen eines Kundenprojektes eine Kfz-Blattfeder mit Glasfaserverstärkung hergestellt, heißt es. Der Projektleiter Rainer Wendel sagt, dass man dazu 3 bis 4 kg Matrix braucht. Im Vergleich zur sonst üblichen Duromermatrix können die Rohstoffkosten für die Matrix durch das ε-Caprolactam aber halbiert werden, betont der Experte.

Zwei Möglichkeiten zum Komplettrecycling

Das Bauteil könne vollständig recycelt werden, was im Sinne der Forderung nach einer geschlossener Kreislaufwirtschaft sehr attraktiv sei. Dafür kann man die Depolymerisierung nutzen, bei der der Verbund wieder in seine chemischen Bestandteile zerlegt werden kann, sagt Wendel. Oder man greift alternativ zum Schredder, compoundiert alles und macht so daraus Spritzgussgranulat mit Glasfaseranteil, heißt es weiter. Welches das günstigste Wiederverwertungsverfahren ist, wird man in weiteren Entwicklungsarbeiten eruieren, so der Forscher.

Durchbruch bei der T-RTM-Verfahrenstechnik

Die anionische Polymerisation von ε-Caprolactam zu PA6 ist sehr feuchtigkeitsempfindlich, heißt es weiter. Deshalb ist nach aktuellem Stand der Technik der Kontakt der zu verarbeitenden Materialien mit Feuchtigkeit zu vermeiden. Faserstapel mit 20 oder mehr Faserschichten müssen deshalb meist vorgetrocknet werden, damit eine gute chemische Umsetzung der reaktiven Monomere abläuft. Die Arbeitsgruppe um Rainer Wendel hat diesen Wassereinfluss nun quantifiziert und einen verfahrenstechnischen Weg zur Kompensation von Feuchtigkeit gefunden, wie das ICT wissen lässt. Dadurch werde das T-RTM-Verfahren auf Basis von ε-Caprolactam deutlich unempfindlicher gegen äußere Einflüsse. Nicht zuletzt könne man sich die energieaufwendige Vortrocknung der Faserhalbzeuge sparen. Bei der Herstellung der Blattfedern konnte man den positiven Effekt beweisen, weil man ungetrocknete Preforms erfolgreich verarbeitet hat. Damit ergeben sich ein weiterer Kostenvorteil und weniger Prozessschritte. Die gefertigten Blattfedern werden derzeit vom Auftraggeber charakterisiert und hinsichtlich eines industriellen Serieneinsatz getestet und bewertet, heißt es abschließen.

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