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Werkzeugbau Gekonnte Auslegung von RTM-Werkzeugen

| Autor / Redakteur: Lars Peters und Andre Stieglitz / Peter Königsreuther

Aktuell ist das RTM-Verfahren (Resin Transfer Moulding) eines der geeig-netsten Verfahren für die serienmäßige Herstellung von faserverstärkten Bauteilen mit duroplastischer Matrix. Bei der Konstruktion der benötigten Werkzeuge müssen jedoch einige Kriterien beachtet werden.

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Schlagfest und leicht In den Formenträger eingebautes Unterteil eines RTM-Werkzeugs für die Fertigung einer Bodenstruktur aus Faserverbundmaterial.
Schlagfest und leicht In den Formenträger eingebautes Unterteil eines RTM-Werkzeugs für die Fertigung einer Bodenstruktur aus Faserverbundmaterial.
(Bild: Frimo Group)

Bei der Auslegung der entsprechenden RTM-Werkzeugtechnik muss bekannt sein, um welche Art von RTM es sich handelt, damit später, mit Blick auf die Fertigungsprozesse, entsprechend entschieden werden kann. Erste Kriterien sind zum Beispiel die Art der Injektion oder auch der Druck, der nach dem Füllen der Kavität im Werkzeug aufgebracht wird: entweder klassisches RTM, das heute als Niederdruckverfahren deklariert wird und mit Injektionsdrücken im Bereich zwischen einem und maximal 15 bar arbeitet, oder HD-RTM (Hochdruck-RTM) beziehungsweise HP-RTM (High-Pressure-RTM), das es in zwei Varianten gibt: 1. Das Closed-Mould-RTM, bei dem das Werkzeug von vornherein komplett geschlossen ist (wie beim Niederdruckverfahren) und das unter maximal 15 bar arbeitet, da sonst die Fasern durch den Druck der Fließfront verschoben werden. Nach Füllung des Werkzeuges werden entsprechend hohe Nachdrücke bis 120 bar benötigt.

2. Das HP-CRTM (High-Pressure-Compression-RTM), bei dem das Werkzeug bis auf ein definiertes Maß zugefahren (üblich sind 0,3 mm) und dann das Harz infiltriert wird. Weil oberhalb des Fasermaterials ein Spalt gehalten wird, ist der Gegendruck der Fließfront wesentlich geringer und das Werkzeug lässt sich schneller füllen. Dann wird das Werkzeug geschlossen, wobei das Harz in das Fasermaterial auch vertikal zur Faserebene eingebracht wird.

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Bei allen Verfahren sind grundlegende Aspekte zu beachten, denn aus 1 bar Injektionsdruck resultiert innerhalb des Werkzeugs ein Flächendruck von 10 t/m². Somit sind bei der Werkzeugauslegung hinsichtlich der Steifigkeit und der daraus resultierenden Formstabilität die im Werkzeug auftretenden Kräfte, insbesondere die des angelegten Nachdrucks, zu berücksichtigen. Entscheidend ist außerdem, ob die Werkzeuge selbstverschließend sind oder ob sie während des Fertigungsprozesses durch eine Zuhaltevorrichtung oder eine Presse geschlossen gehalten werden. Bei selbstschließenden Werkzeugen müssen diese entsprechend ausgelegt sein, um die auftretenden Injektions- und Nachdrücke ohne Verformung aufnehmen zu können. Käme es zu einer Verformung des Werkzeugs, wäre die Maßhaltigkeit der Bauteile nicht mehr gewährleistet. Die Oberflächenqualität des Bauteiles ist grundsätzlich nur so gut, wie das entsprechende Werkzeug gestaltet ist. Dessen Oberfläche ist somit im Vorfeld zu definieren (Spiegelglanz, bestimmte Strukturen).

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