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Hybridgarnverarbeitung

Verzicht auf Organobleche erhöht Fertigungseffizienz

| Redakteur: Josef-Martin Kraus

Demonstratorbauteil: Um die Effizienz der direkten Verarbeitung textiler Halbzeuge aus Hybridgarn mit Theroplastmatrix zu demonstrieren, wurde ein Federdom hergestellt. (Bild: TU Dresden)
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Demonstratorbauteil: Um die Effizienz der direkten Verarbeitung textiler Halbzeuge aus Hybridgarn mit Theroplastmatrix zu demonstrieren, wurde ein Federdom hergestellt. (Bild: TU Dresden)

Die Direktverarbeitung von Hybridgarnen zu Verbundbauteilen mit Endlosfaserverstärkung lässt sich am Beispiel der Fertigung eines Demonstratorbauteils zeigen. Von der Abwicklung der Rollenware bis zur Konsolidierung des Fertigteils sind alle Teilprozesse komplett automatisiert. Der Verzicht auf die üblicherweise eingesetzten Organobleche erhöht die Flexibilität bei der Bauteilgestaltung.

Im Rahmen des BMBF-Forschungsprogrammes „Forschung für den Markt im Team (Format)“ wurde ein neuartiger Fertigungsprozess zur automatisierten Herstellung von GFK-Bauteilen aus dem Gewebe Twintex (Hybridgarn-GF/PP, Hersteller Owens Corning) entwickelt.

Bauteil soll direkt aus dem textilen Halbzeug hergestellt werden

In diesem Prozess wird das Bauteil direkt aus dem textilen Halbzeug (Rollenware) durch Zuschneiden, einmaliges Erwärmen und Konsolidieren bei gleichzeitiger Formgebung hergestellt. Infolge der gezielten Ausnutzung der anisotropen Werkstoffeigenschaften sowie der Verwendung eines Hybridgarns, das aufgrund kurzer Fließwege des Matrixwerkstoffs auch hochkomplexe Geometrien ermöglicht, gestattet der Prozess die Herstellung von Bauteilen mit hohem Leichtbaupotenzial.

Zusätzlich sind für die eingesetzte Thermoplastmatrix im Vergleich zu Duroplasten ein höherer Automatisierungsgrad und kürzere Taktzeiten in der Fertigung erreichbar. Dazu kommt die Möglichkeit des einfacheren Recyclings.

Niedrigste lokale Lastspitzen bei um 30° versetzten Einzellagen

Für das Demonstratorbauteil wurde eine an einen Federdom angelehnte, anspruchsvolle Geometrie gewählt sowie in vereinfachten numerischen Simulationen verschiedene konstruktive Bauteilkonzepte erstellt und analysiert. Die umgesetzte Variante verfügt über verschiedene Krümmungsradien und -winkel, integrierte Bauteilausschnitte, doppelt gekrümmte, konkave und konvexe Flächen sowie Sicken im Bereich der Körperflächen.

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