FVK-Fügen Infrarotstrahler verkürzen Prozesszeiten bei Faserverbundmaterialien

Bei der Herstellung von Faserverbundmaterialien werden verschiedene Wärmeprozesse benötigt. Faservolumengehalt und Faserorientierung haben einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeleitung, daher ist die homogene Erwärmung von Kompositmaterialien nicht einfach. Infrarotstrahler heizen schnell, was die Wärme regelbar macht und hilft, Energie richtig zu dosieren. Dadurch wird Energie gespart und die Prozesszeit verkürzt.

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Flugzeuge und Automobile sollen leichter werden, um Kraftstoff zu sparen, für die Fahrgäste müssen sie jedoch genauso sicher bleiben. Rotorblätter von Windenergieanlagen sollen leicht, aber gleichzeitig sehr belastbar sein. Infrarotwärme kann helfen, diese Anforderungen zu erfüllen. Faserverstärkte Kunststoffe sind moderne Verbundwerkstoffe; sie bestehen aus Kunststoffen wie Polyphenylsulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK) oder Epoxidharzen (EP), in die Carbon- oder Glas-Fasern eingebettet wurden.

Infrarotstrahler heizen schnell und homogen

Die Fasern machen das Bauteil fest und steif, die Kunststoffmatrix kann die auftretende Energie absorbieren. Viele hoch belastete Bauteile im Auto, wie Lenkrohre, die hohen Torsionskräften ausgesetzt sind, oder auch Elemente für den Seitenaufprallschutz werden aus diesen Kompositen hergestellt. Bei der Herstellung solcher modernen Bauteile kommen Infrarot-Systeme zum Einsatz, weil sie diese Materialien schnell und homogen erwärmen und so die Prozesszeiten verkürzen.

Komposite sind verschieden, je nach ihrem späteren Einsatz. Kurzfaserverstärkte Duroplaste für große Karosserieteile, langfaserverstärkte Thermoplaste für hoch belastete Strukturbauteile oder gewebte Rovings für Windflügel, allen gemeinsam ist, dass sie möglichst kosteneffizient hergestellt werden sollen.

Infrarotstrahler bieten Vorteile im Vergleich zu Heißluftöfen bei der FVK-Verarbeitung

Bei der Fertigung von Kompositmaterialien werden verschiedene Wärmeprozesse benötigt, etwa zum Aushärten der duroplastischen Kunststoffe. Thermoplasten werden erwärmt, um sie zu verschweißen, zu formen oder umzuformen. Faservolumengehalt und Faserorientierung haben einen erheblichen Einfluss auf die Wärmeleitung, daher ist die homogene Erwärmung von Kompositmaterialien nicht trivial.

Bisher führt man die erforderlichen Wärmeprozesse häufig mit konventionellen Heißluftöfen durch. Infrarotwärmetechnologie bietet dagegen einige Vorteile. Infrarotstrahler zeigen sehr kurze Reaktionszeiten innerhalb von Sekunden, das macht Wärme regelbar und hilft, Energie richtig zu dosieren. Wenn die Wärmequelle nur dann angeschaltet sein muss, wenn sie gebraucht wird, spart man Energie.

Großvolumiger Ofen bei Infrarotstrahlern nicht nötig

Infrarot-Systeme sind relativ kompakte Wärmeeinheiten, die große Werkteile am Band erwärmen, ohne dass ein großvolumiger Ofen für das komplette Teil benötigt wird. Infrarot-Strahlung kann genau an Produkt und Prozess angepasst werden, moderne numerische Methoden wie das Ray tracing oder Computational Fluid Dynamics helfen zusätzlich, große Flächen homogen zu erwärmen, indem beispielsweise die Energieverteilung auf der Fläche optimiert wird.

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