Resin Transfer Molding Hochdruck-RTM-Technik gewinnt an Flexibilität

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Leichte Bauteile mit hoher Steifigkeit und Festigkeit sind vor allem in der Automobilindustrie gefragt. Der Leichtbau gewinnt derzeit zusätzlich an Bedeutung, weil bei Elektrofahrzeugen die Reichweite direkt vom Gesamtgewicht des Fahrzeugs abhängig ist. Im RTM-Verfahren hergestellte Bauteile mit Carbonfaserverstärkung können dazu beitragen, dass sich das Fahrzeuggewicht deutlich reduziert.

Allerdings kommt dies für die Automobilbranche erst dann in Betracht, wenn eine Serienfertigung mit relativ hohen Stückzahlen technisch realisierbar ist. Diese Voraussetzung war bisher beim traditionellen RTM-Verfahren auch aufgrund der eingesetzten Niederdrucktechnik und der dadurch bedingten relativ langen Zykluszeiten sowie einer häufig nur mäßig automatisierten Produktionstechnik jedoch nicht erfüllt [1 und 2].

Schnell reagierende Harzsysteme im HD-RTM-Verfahren verarbeitbar

Zur Umsetzung von Großserienprojekten hat Krauss-Maffei das Hochdruck-Resin-Transfer-Molding (HD-RTM) verbessert. Gemeinsam mit dem Kooperationspartner Dieffenbacher, Eppingen, bietet man die gesamte RTM-Prozesskette an. Beim HD-RTM-Verfahren erfolgt der Harzeintrag in das geschlossene Werkzeug mit einem selbstreinigenden Hochdruckmischkopf, dessen Bauweise aus der Polurethanverarbeitung abgeleitet ist. Die Komponenten Harz und Härter werden über separate Düsen in die Mischkammer eingetragen und dort schnell und intensiv vermischt. Die Düsen werden mit einem Steuerkolben im Mischkopf geöffnet und geschlossen. Diese Verfahrenstechnik erlaubt es, schnell reagierende Harzsysteme mit kurzen Reaktionszeiten zu verarbeiten. Durch die Hochdruckinjektion benetzt das Matrixharz die Fasern schneller, intensiver und vollständiger als bei der bisher verwendeten Niederdrucktechnik [3 und 4].

Der Mischkopf reinigt sich nach jedem Schuss automatisch selbst, sodass keine zusätzlichen Reinigungsschritte oder gar ein Spülen erforderlich sind. Das Werkzeug lässt sich evakuieren und mit Innendrücken bis etwa 100 bar betreiben. Dadurch werden selbst komplexe, dreidimensionale Kavitäten schneller gefüllt und die darin befindlichen Fasergelege durchtränkt. Gleichzeitig wird vermieden, dass sich Lufteinschlüsse bilden. Um die Entformung der fertigen Bauteile zu ermöglichen, wird ein internes Trennmittel automatisch und wiederholgenau direkt am Mischkopf zudosiert.

C-RTM-Verfahren bietet Vorteile bei Werkzeug und Pressengröße

Auf Basis des HD-RTM-Verfahrens hat Krauss-Maffei nun die Verfahrensvarianten Compression-RTM (C-RTM) und Wetmolding entwickelt. Beim C-RTM-Verfahren wird das Werkzeug nicht vollständig, sondern zunächst nur bis auf ein definiertes Spaltmaß geschlossen. Anschließend wird das Harzgemisch zum Teil ohne Forminnendruck in das Werkzeug eingetragen. Teilweise wird das Fasergelege dabei schon vom Harz durchtränkt, der größere Teil der Harzmenge befindet sich jedoch gewissermaßen „schwimmend“ oben auf dem Fasergelege.

Es erfolgt ein Kompressionshub: Das Werkzeug wird vollständig bis auf Nullauflage geschlossen, so dass die Kavität der Form des endgültigen Bauteils entspricht. Der Kompressionshub bewirkt, dass das Harz in Z-Richtung durch das Fasergelege hindurch gedrückt wird und die Fasern dabei vollständig benetzt. Nach Ablauf der Aushärtezeit kann das fertige Bauteil aus dem Werkzeug entnommen werden.

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