Spritzgießen Textilverstärkte Bauteile für die Großserie

Klassische Verfahren zur Herstellung textilverstärkter Bauteile basieren auf der Verarbeitung von glasmattenverstärkten Thermoplasten (GMT) oder Organoblechen und sind durch hohe Kosten geprägt. Eine Weiterentwicklung des Spritzgießens zielt auf die Direktverarbeitung textiler Halbzeuge.

Anbieter zum Thema

Dörken Coatings GmbH & Co. KG

GGB Heilbronn GmbH

KNAPP AG

Technische Universität Chemnitz

Das Spritzgießen ist eines der wirtschaftlichsten Verfahren zur Herstellung komplex geformter Kunststoffteile. Derzeit erlebt diese Technik einen extremen Entwicklungsschub durch innovative Verfahrensvarianten und -kombinationen mit neuartigen Materialien und zusätzlichen Funktionalitäten. Aufgrund der Großserientauglichkeit und des Potenzials zur Einbettung von Verstärkungstextilien steht die Spritzgießtechnik mit ihrem Vorteil zur Herstellung leichter, Gewicht sparender Faserverbund-Strukturbauteile besonders im Fokus der Automobilbranche.

Lang- oder Endlosfaserverstärkung kann Festigkeit deutlich steigern

Besondere Leichtbauvorteile lassen sich durch die kraftflussgerechte Einbettung von Endlosfaserverstärkungen erzielen. Die wirksame Faserlänge im Bauteil hat dabei einen entscheidenden Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. So kann im Unterschied zu den etablierten Spritzgießverfahren mit Kurzfaserverstärkung durch eine Lang- oder Endlosfaserverstärkung vor allem die Festigkeit und Schlagzähigkeit deutlich erhöht werden.

Die Verwendung von Endlosfasern im Spritzgießprozess erfordert eine gezielte Positionierung und Fixierung textiler Verstärkungsstrukturen in der Kavität des Spritzgießwerkzeuges. Damit ergeben sich im Unterschied zu den klassischen Spritzgießverfahren mit Kurzfaserverstärkung völlig neue Anforderungen im Hinblick auf die Prozessgestaltung, die Auslegung der Formwerkzeuge sowie die verwendeten Kunststoffe und textilen Verstärkungshalbzeuge.

Direktverarbeitung der Textilien im Spritzgießwerkzeug

Die Entwicklung einer neuen Spritzgießtechnik unter Verwendung von textilen Verstärkungsstrukturen ist Gegenstand der Untersuchungen im Forschungsprojekt Pafatherm (partielle Faserhalbzeugverstärkung thermoplastischer Bauteile), das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanziert wurde. Pafatherm dient der Verknüpfung von wissenschaftlicher Grundlagenforschung und anwendungsnaher Entwicklungsarbeit für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). So konnten enge Kooperationen mit zahlreichen Unternehmen aus den Branchen Kunststoff- und Textiltechnik aufgebaut werden. Aber auch überregionale und weltweit führende Hersteller von Maschinen zur Kunststoffverarbeitung, beispielsweise Krauss-Maffei, München, zählen zu den Forschungs- und Entwicklungspartnern im Pafatherm-Projekt.

Das Spritzgießen mit Textilverstärkung steht auf dem Markt in direktem Wettbewerb zu den bereits etablierten Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Faserverbundbauteilen. Dazu gehört die Verarbeitung von glasmattenverstärkten Thermoplasthalbzeugen (GMT) sowie von Organoblechen im Umformverfahren. Die Halbzeugumformung ist durch höhere Materialkosten geprägt. Außerdem gibt es Konstruktionseinschränkungen hinsichtlich der Bauteilgeometrie. Ziel des Projektes Pafatherm ist die direkte Verarbeitung von textilen Verstärkungsstrukturen, bei der die Imprägnierung der Faserfilamente mit der Kunststoffmatrix im Formwerkzeug während des Einspritzvorganges stattfindet.

(ID:32921180)