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Spritzgiessen endlosfaserverstärkter thermoplastischer Verbundstrukturen Faserverbunde bald reif für die Massenproduktion

| Redakteur: Luca Meister

>> Endlosfaserverstärkte Verbundwerkstoffe mit thermoplastischen Kunststoffmatrizen sind für den Automobilbau sehr gut geeignet. Sie herzustellen ist jedoch umständlich. Eine neue Herangehensweise nähert sich nun dem Einsatz im Spritzgussverfahren an.

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Mit der «Engel E-Victory 120» lassen sich endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundstrukturen im Spritzgussverfahren herstellen.
Mit der «Engel E-Victory 120» lassen sich endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundstrukturen im Spritzgussverfahren herstellen.
(Bild: Engel)

mei. Bislang war es sehr aufwändig, endlosfaserverstärkte Verbundwerkstoffe mit einer thermoplastischen Matrix in grossen Stückzahlen herzustellen. Zum einen lassen sich textilähnliche dichte Endlosfaserstrukturen nur sehr schwer in Form bringen, zum anderen ist das Zusammenbringen der Endlosfasern mit einem hoch viskosen thermoplastischen Matrixwerkstoff ein sehr komplexer Prozess. Eine wirtschaftlich rentable Produktionstechnik für grosse Bauteilserien fehlt deshalb bisher.

Zukunft im Automobilbereich

Gemeinsam mit dem Spritzgussmaschinenbauer Engel Austria GmbH haben die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal nun erstmals eine Technologie entwickelt, die eine Fertigung solcher endlosfaserverstärkter thermoplastischer Verbundstrukturen im Spritzgussverfahren erlauben soll. Bisher war es lediglich möglich, Faserverbundwerkstoffe aus Kurzfasern oder Langfasern zu spritzgiessen. «Endlosfaserverstärkte Verbundstrukturen mit einer thermoplastischen Matrix werden immer beliebter und werden zukünftig immer häufiger im Automobilbereich zum Einsatz kommen», erklärt Dr.-Ing. Lars Fredrik Berg, wissenschaftlicher Mitarbeiter und Projektleiter am ICT. «Mittels des Spritzgiessverfahrens können Bauteile mit einem hohen Faservolumengehalt und daher exzellenten mechanischen Eigenschaften effizient hergestellt werden.»

Spritzguss-Prototypanlage «Engel E-Victory 120»

Aufbauend auf den eigenen Forschungsergebnissen haben die Forscher des ICT zusammen mit Engel eine Prototypanlage für das Spritzgiessen entworfen. Die «Engel E-Victory 120» kann alle notwendigen Arbeitsschritte innerhalb einer Anlage erledigen. Die reaktiven Komponenten werden aufbereitet und vermischt und der Werkstoff in das Formwerkzeug injiziert. Dort findet auch die Polymerisation (in situ) nach der Infiltration der textilen Verstärkungsstrukturen statt.

«Das ICT und Engel haben eine kompakte Anlagentechnik entwickelt, die gleichzeitig flexibel und schnell ist. Der Prozess, der vorher auf mehrere Anlagen verteilt war, soll jetzt auf einer möglich werden. Das neue Konzept erlaubt die Ausweitung des Prozessfensters bei gleichzeitiger Optimierung des Energie-Einsatzes», so Dipl.-Ing. Peter Egger, Leiter des Technologiezentrums für Leichtbau-Composites bei Engel.

Ihre erste Feuertaufe hat die E-Victory bereits bestanden: Für den Automobilzulieferer ZF Friedrichshafen fertigte Engel im Rahmen einer Hausmesse exemplarisch einen Bremspedal-Einleger aus glasfaserverstärktem Polyamid.

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