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Langfasern Spritzgießen Spritzgieß-Direktverfahren für langfaserverstärkte Thermoplaste

| Autor / Redakteur: Christian Deubel / Peter Königsreuther

Die Herstellung von Bauteilen aus carbon- oder glasfaserverstärkten Thermoplasten erfolgt üblicherweise durch vorgefertigte und nicht selten teure Granulate. Forscher haben jetzt eine Möglichkeit entwickelt, wie Fasern direkt vom Roving der Kunststoffschmelze zugeführt werden können – das bringt diverse Vorteile.

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Bild 2: Schwierigkeiten bereitete zunächst die Handhabung der relativ langen Schnittfasern, da diese nicht mehr rieselfähig sind, sondern gewölleartige Strukturen bilden.
Bild 2: Schwierigkeiten bereitete zunächst die Handhabung der relativ langen Schnittfasern, da diese nicht mehr rieselfähig sind, sondern gewölleartige Strukturen bilden.
(Bild: SKZ)

Verstärkungsfasern ermöglichen die Herstellung von Bauteilen aus thermoplastischen Matrixmaterialien mit hervorragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften bei gleichzeitig niedrigem Gewicht. Für die Fertigung derartiger faserverstärkter Produkte im Spritzgieß- oder Extrusionsverfahren kommen heute überwiegend compoundierte Faser- oder pultrudierte Stäbchengranulate zum Einsatz. Mit sogenannten Direktverfahren aber kann die Verarbeitung von Verstärkungsfasern und Matrixmaterial zu einem Bauteil in einem Fertigungsschritt erfolgen. Ein vom SKZ neu entwickelter, innovativer Herstellungsprozess macht es möglich, lange Fasern auf einer modifizierten Standard-Spritzgießmaschine direkt einzuarbeiten.

Gute Alternative zum Compoundier- und Pultrusionsprozess

Als Direktverarbeitung bezeichnet man das Verfahren, um Kunststoffe mit Additiven und/oder Füllstoffen in einem Fertigungsschritt miteinander zu kombinieren und anschließend Bauteile herzustellen. Der üblicherweise dazwischen stattfindende Compoundier- beziehungsweise Pultrusionsprozess entfällt bei dieser Methode.

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Daraus ergeben sich gewisse Vorteile hinsichtlich der Materialeigenschaften, der Flexibilität, des Gesamtenergieeinsatzes und des Materialpreises. Am Beispiel von faserverstärkten Materialien werden diese Aspekte besonders deutlich: Der Verarbeiter kann die Ausgangsmaterialien (Matrixpolymer, Fasern und Additive) anforderungsoptimiert auswählen und, wenn notwendig, selbst einzelne Komponenten eigenständig substituieren. Somit können auch Materialien mit Fasergehalten erzeugt werden, die nicht marktüblich sind, um manch komplexe Bauteilspezifikationen zu erfüllen.

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