CCeV-Automotivforum 2011 Innovative Matrixsysteme für schnelle RTM-Prozesse

Die Substitution metallischer Strukturbauteile durch Polymere erfordert Verbundwerkstoffe mit Endlosfasern aus Glas oder Kohlenstoff. Für die Bauteilfertigung hat sich dabei das RTM-Verfahren etabliert. Jedoch fordert der Einstieg in die Serienfertigung mit Stückzahlen von 30.000 bis 40.000 signifikat kürzere Aushärtezeiten von den Polymeren.

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BASF SE

Auf dem CCeV-Automotiveforum 2011 in Ingolstadt stellt BASF dazu drei verschiedene polymere Matrixmaterialien vor, die derzeit der Ludwigshafener Chemiekonzern entwickelt: Expoxid-, Polyurethan- und Polyamidsysteme. Im Rahmen des Referats „Innovative Matrixsysteme für schnelle RTM-Prozesse“ gehen die drei Autoren Bert Neuhaus, Michael Henningsen und Phillipe Desbois auf Verarbeitungseigenschaften ein, die den Ansprüchen einer Serienfertigung genügen.

Aushärtezeit im RTM-Verfahren beschleunigen

Im Vergleich zum heutigen Stand des RTM-Verfahrens (Resin-Transfer-Moulding) muss die Zykluszeit bei der Fertigung von Strukturbauteilen in größeren Stückzahlen signifikant verkürzt werden. Der Beitrag der Chemie besteht darin, die Aushärte- oder Entformzeit pro Zyklus auf weniger als 5 min zu reduzieren. Auch das Nachhärten sollte so kurz wie möglich gehalten werden.

Von polymeren Matrixsystemen für das schnelle RTM-Verfahren wird daher eine niedrige Viskosität verlangt. Die Zeitspanne bis zum Aushärten sollte möglichst lange offen gehalten werden. Außerdem ist eine Glasübergangstemperatur von mindestens 90 °C erforderlich. Von der Anwendungsseite runden gute mechanische Kennwerte wie Dehnung oder E-Modul die „Wunschliste“ ab.

Schnellere RTM-Prozesse erfordern Forschung bis in die molekulare Ebene

Diese Wunschliste lässt sich mit Hilfe der konventionellen Chemie kaum erreichen. Um alle Anforderungen zu erfüllen, muss nach Angaben der Autoren die Polymerforschung bis hinunter auf die molekulare Ebene reichen.

Für den Fahrzeugleichtbau bieten sich Kunststoffe an. Als Konstruktionswerkstoff bringen sie zwei wesentliche Eigenschaften mit: Bei vielen Automobilteilen sind Kunststoffe 40 bis 50% leichter als konventionelle Konstruktionswerkstoffe, zum Beispiel Stahl oder Aluminium.

Aufgrund der hohen Flexibilität in der Verarbeitung ist die Herstellung von Bauteilen mit integrierten Zusatzfunktionen möglich. Das führt zu einer Modulbauweise, die in Metall gar nicht möglich wäre.

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