Textilverstärkte Bauteile für die Großserie

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doerken_coatings_RGB.png (DÖRKEN Coatings)

Unter Berücksichtigung der technischen Rahmenbedingungen des Spritzgießverfahrens wird die textile Fadenarchitektur gezielt den im Bauteil auftretenden mechanischen Beanspruchungen angepasst. Für die anwendungsnahe Lösung dieser Problemschwerpunkte wurde als Technologiedemonstrator ein abgewinkelter Träger mit Versteifungsrippen für das Mehrkomponenten-Spritzgießen entwickelt. Dieses Mehrkomponentenbauteil mit Textilverstärkung wird den gestellten Anforderungen sowohl hinsichtlich der Integration von zusätzlichen Funktionselementen als auch bezüglich der Einbettung von räumlich angeordneten Textilverstärkungen gerecht.

Wendeplattentechnik zur Integration zusätzlicher Funktionselemente

Das Bauteil entsteht innerhalb einer geschlossenen, mehrstufigen Verarbeitungsfolge. Die erste Kunststoffkomponente dient der Fixierung und Imprägnierung des Verstärkungstextils und besteht aus einem niedrigviskosen Thermoplasten oder aus reaktivem Harz. Mit der zweiten Komponente wird dann die Rippenstruktur ausgeformt. Hier kann ein Standard-Spritzgießthermoplast wie Polypropylen (PP) gefüllt oder ungefüllt verwendet werden. Mit dem dritten Einspritzvorgang wird dann das Bauteil mit einer weichelastischen Komponente überflutet, um hochwertige Oberflächen für Interieurbauteile auszubilden. Die maschinentechnische Grundlage bildet dabei eine Zweikomponenten-Wendeplatten-Spritzgießmaschine von Krauss-Maffei mit einem zusätzlichen Bolt-on-Aggregat in 90°-Stellung zur Ausführung der dritten Komponente.

Das benötigte Formwerkzeug in zweifacher Ausfertigung ist mit einer hochdynamischen keramischen Widerstandsheizung von GWK ausgerüstet, wobei das Werkzeug selbst von von der Albert Polenz GmbH & Co. KG, Döbeln, gefertigt wurde. Die Fixierung der textilen Verstärkungsstruktur in der Werkzeugkavität erfolgt über ein eigens patentiertes Nutsystem mit kraftschlüssiger Klemmung. Das auf beweglichen Nadelgreifern basierende Handlingsystem erlaubt das Vorformen der biegeschlaffen Textilhalbzeuge und wurde ebenfalls an der Professur SLK entwickelt.

Vorwärmen des textilen Halbzeugs verbessert Fasermatrixanbindung

Das hochdynamische Heizsystem dient dem Vorwärmen des textilen Halbzeuges in der bereits geschlossenen Werkzeugkavität. Damit kann ein vorzeitiges Erstarren der Schmelze bei der definierten Einbettung der Fasern vermieden werden. Die zugeführte Wärmeenergie hilft zudem bei der Aktivierung von Haftvermittlerreaktionen zur Verbesserung der Fasermatrixnnbindung.

Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass für eine erfolgreiche Umsetzung dieses neuen, integrativen Spritzgießverfahrens eine enge Verknüpfung der Kunststoffverarbeitung mit der Herstellung prozessangepasster Verstärkungstextilien notwendig ist. Um die Zusammenarbeit mit Unternehmen der Kunststoff- und Textilbranche zu verstärken, wird derzeit die Kombinations- und Verfahrensvielfalt hinsichtlich der eingesetzten Kunststoffmaterialien und textilen Verstärkungshalbzeuge ausgebaut.

* Dipl.-Ing. Jürgen Tröltzsch ist wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung der TU Chemnitz. Dr.-Ing. Frank Helbig ist Projektleiter Pafatherm und Fachgruppenleiter textilverstärkte Strukturbauteile an der Professur. Prof. Dr.-Ing. Lothar Kroll ist Leiter der Professur

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