Hybridtechnik Organoblech-Prozesse komplett simulierbar

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

Bond-Laminates GmbH

LANXESS AG

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Die Composite-Bauweise auf Basis von Organoblechen mit Endlosglasfaserverstärkung und Polyamid 6 als Hinterspritzmaterial leitet sich von der „klassischen“ Hybridtechnik von Lanxess ab. Diese Verbundtechnik, die die Stärken von Metallblech und Kunststoff kombiniert, ist bereits in der Serienproduktion etabliert.

Organobleche als wirtschaftliche Alternative zu CFK-Bauteilen

Mit der Substitution von Metall- durch Organoblech werden die Hybridteile aber noch einmal deutlich leichter. Sie bieten sich daher für viele Anwendungen als wirtschaftliche Alternative zu CFK-Bauteilen an, die direkt aus Endloscarbonfasern und duroplastischer Matrix hergestellt werden. Das zeigen Kosten-Nutzen-Abwägungen. Ein großes Anwendungspotenzial besteht zum Beispiel im Automobilbau bei der Fertigung von leichten Frontends, Sitzen, Sitzquerträgern, Airbag-Gehäusen und Pedalen.

Organobleche sind leichte, steife Plattenhalbzeuge aus einem faserverstärkten thermoplastischen Kunststoff [1]. Sie bestehen im Allgemeinen aus einem Fasergewebe, einem Fasergelege oder unidirektional verlaufenden Fasern, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet sind. Für Anwendungen in Automobilen eignet sich als Thermoplastmatrix etwa Polyamid 6. Geeignete Faserwerkstoffe sind Glas, Aramid und Kohlenstoff (Carbon).

Bei Geweben und Gelegen können die Fasern unter anderem rechtwinklig zueinander (orthotroph) verlaufen. Die Faserorientierung hat zur Folge, dass die mechanischen Eigenschaften von Organoblech wie Steifigkeit, Festigkeit und Wärmeausdehnung richtungsabhängig (anisotrop) sind. Im Gegensatz zu Metallblechen ist das Zug- und Druckverhalten nicht symmetrisch. Wegen des inhomogenen laminaren Aufbaus ergeben sich zudem unterschiedliche Steifigkeiten bei Zug- und Biegebeanspruchung.

Integrative Simulation verknüpft Fertigungsabläufe mit Bauteilanalyse

Die Herstellung von Bauteilen aus Organoblech besteht aus zwei Prozessen: Das faserverstärkte thermoplastische Halbzeug wird umgeformt (drapiert) und lokal Funktionselemente aus dem Matrixwerkstoff angespritzt. Beide Prozesse können auf unterschiedlichen Maschinen erfolgen. Inzwischen lässt sich jedoch der Umformprozess in die Spritzgießform integrieren, sodass die Bauteile wirtschaftlich in einem einzigen Werkzeug entstehen.

Auf einer Maschine wird das Organoblech umgeformt und im Spritzgießverfahren meist mit Rippen aus Polyamid 6 verstärkt. Die angespritzten Verstärkungselemente haben wie das verformte Organoblech richtungsabhängige Eigenschaften. Denn in der Regel enthalten die Rippen Kurzglasfasern als Verstärkung.

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