RTM-Verfahren Schnelligkeit erfordert andere Anlagentechnik für das RTM-Verfahren

Die Verkürzung der Zykluszeiten bei RTM-Verfahren hat große Auswirkung auf die Anlagentechnik. Das zeigt die Konzeption einer Fertigungslinie für Strukturbauteile aus CFK. Die Konzeption erforderte unter anderem eine Klein- und Kleinstmengendosierung sowie eine schnelle Harzinjektion.

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Die Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen hat gerade in letzter Zeit enorm an Bedeutung gewonnen. Die Nachfrage nach innovativen und dennoch ausgereiften Verarbeitungsverfahren bestimmt dieses Marktsegment. Gefördert wird der Trend vor allem durch die Entwicklung schnell reagierender Rohstoffsysteme für Matrixwerkstoffe. So gibt es heute Harze am Markt, mit denen Bauteile im RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) in wesentlich kürzeren Zeiten hergestellt werden können, als dies noch vor wenigen Jahren der Fall war.

Das hat natürlich Auswirkungen auf die gesamte Maschinentechnik – vom Preforming (Vorformen) der textilen Faserstrukturen über die Dosierung der hochreaktiven Rohstoffsysteme bis hin zum Pressen. Die Auswirkungen sind nun in die Konzeption und den Bau einer Fertigungslinie für Strukturbauteile aus Faserverbundwerkstoffen bei einem renommierten deutschen Unternehmen eingeflossen. Dafür verantwortlich war der italienische Anlagenhersteller Cannon mit Niederlassung in Hanau.

Anforderungen im Pressenbau steigen mit kürzeren Injektionszeiten

Seit mehr als 20 Jahren gibt es Preformanlagen für trockene textile Faserstrukturen in verschiedenen Anwendungsbereichen. Die sogenannten Preforms (Vorformlinge) werden in ein separates Presswerkzeug gelegt, um sie in den Matrixwerkstoff – Epoxidharz oder Polyurethan – einzubetten. Die Injektion der reaktiven Rohstoffsysteme für die Matrixwerkstoffe ins Werkzeug erfolgt über eine entsprechende Dosiertechnik.

In der Fertigungslinie entstehen flächige Strukturbauteile. Die relativ kurzen Injektionszeiten führen zu entsprechend hohen Drücken im Werkzeug. Das erfordert von RTM-Pressen eine wesentlich höhere Schließkraft, als es in der Vergangenheit üblich war. Man spricht daher vom Hochdruck-RTM-Verfahren. Es benötigt Pressen, die den enorm gestiegenen Anforderungen an die Steifigkeit, die Parallelität, die Verfahrgeschwindigkeit und die Präzision standhalten. Im Pressenbau profitiert die Cannon-Gruppe dabei unter anderem von den jahrzehntelangen Erfahrungen für Composite-Bauteile aus SMC und GMT.

Klein- und Kleinstmengen bei hohen Drücken genau dosieren

Bei der Fertigungslinie werden die Rohstoffkomponenten Harz, Härter und Trennmittel aus IBC-Gebinden zur Dosieranlage (Cannon E-System) gefördert. Ist eine Vortemperierung notwendig, werden die Komponenten über eine Heizstation mit Wärmetauschern geführt. Diese neue Maschinengeneration wurde speziell zur Dosierung und Vermischung von Rohstoffsystemen für Epoxidharz konzipiert. Das heißt: Es werden Kleinmengen an Harz, Kleinstmengen an Härter und noch wesentlich kleinere Mengen an Trennmittel mit Hochdrucktechnik je Zyklus vermischt.

Um gute Vermischungsergebnisse zu erzielen, ist die exakte Dosierung der einzelnen Rohstoffkomponenten von entscheidender Bedeutung. Daher wird der klein- und kleinstmengige Austrag von Härter und Trennmittel mit hydraulisch angetriebenen Zylindern dosiert. So ist sichergestellt, dass gerade bei sehr geringen Austragleistungen und relativ hohen Drücken die exakten Dosiermengen der einzelnen Komponenten eingehalten werden.

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