Entwicklung eines Verfahrens zur PUR-Sprühimprägnierung zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Kunststoffbauteilen mit PUR als Matrixwerkstoff

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann, seit 8/2011
• Fachliche Zuordnung: Leichtbau, Textiltechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 33627655

• Erstellungsjahr: 2013

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Teilprojekt 4 wurden die Grundlagen der Sprühimprägnierung von Textilien mit PUR untersucht und somit ein wichtiger Ansatz für die Serienfertigung von Hochleistungsbauteilen mit PUR-Matrix gelegt. In den Untersuchungen wurden umfassend die Einflüsse der Sprühparameter, wie z. B. Sprühdüsen und Sprühabstände, auf die Imprägnierung der Preforms untersucht. Die Untersuchungen erfolgten im Sprühprozess und in nachgeschalteten Untersuchungen an ausgehärteten Bauteilen. Hierzu wurden Messverfahren an die Erfordernisse der PUR-Sprühimprägnierung angepasst. Im Rahmen der Untersuchungen wurden Vakuumimprägnierwerkzeuge entwickelt und auf die Preformgeometrien angepasst. Diese Werkzeuge beschleunigen die Imprägnierung der Preforms und ermöglichen ein automatisiertes Handling der imprägnierten Preforms. Die imprägnierten Preforms wurden sowohl in den komplexen Werkzeugen aus Teilprojekt 8 als auch in einem einfachen Tauchkantenwerkzeug aus Teilprojekt 4 geformt und vernetzt. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Sprühtechnik in Kombination mit Vakuumimprägnierwerkzeugen die Herstellung qualitativ hochwertiger Bauteile in kurzen Zykluszeiten ermöglicht. Um die Ergebnisse auf reale Bauteile übertragen zu können, wurden realitätsnahe Versteifungsstrukturen, Durchbrüche und Krafteinleitungselemente in die Bauteile integriert. Die Zykluszeit für die Imprägnierung im Sprühprozess variiert in Abhängigkeit vom Lagenaufbau der Preforms zwischen 30 s und 90 s.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Formgebung und Vernetzung flüssig imprägnierter Preforms im Pressverfahren. Zukunftsgespräche Leichtbau: Neue Großserienverfahren – Neue Möglichkeiten für Composites, Aachen, Juli 2010
  Michaeli, W.; Wessels, J.
  
• Großserientaugliche Fertigungstechnologien für Leichtbau-Produkte aus faserverstärkten Kunststoffen Leichtbau-Kongress auf der euroLITE, Nürnberg, Juni 2010
  Michaeli, W.; Bastian, R.; Fischer, K.; Pöhler, M.; Wessels, J.; Winkelmann, L.
  
• Spray impregnation technology for continuous fibre composites. 26th Annual Meeting of the Polymer Processing Society, Banff, Kanada, Juli 2010
  Michaeli, W.; Strohhäcker, J.; Pöhler, M.
  
• Großserien-Fertigungstechnologien für Leichtbauprodukte aus faserverstärkten Kunststoffen. Lightweight Design (2011) 1, S. 18-25
  Michaeli, W.; Pöhler, M.; Winkelmann, L.
  
• New process technology for high volume production of composites. Journal of Polymer Engineering, 31 (2011) 1, S. 63-68
  Michaeli, W.; Winkelmann, L.; Pöhler, M.; Wessels, J.
  
• Resin Spray Prepregging – High volume capable manufacturing process for structural composite parts with polyurethane matrix. 27th Annual Meeting of the Polymer Processing Society, Marrakesch, Marokko, Mai 2011
  Hopmann, Ch.; Michaeli, W.; Pöhler, M.; Fischer, K.; Lambrecht, L.
  
• Kompakte Polyurethane mit Endlosfaserverstärkung. PU Magazin, September/Oktober 2012, S. 313-318
  Hopmann, Ch.; Pöhler, M.
  
• Resin Spray Prepregging – Integration and impregnation of inserts for high performance parts. 28th Annual Meeting of the Polymer Processing Society, Pattaya, Thailand, Dezember 2012
  Hopmann, Ch.; Fischer, K.; Pöhler, M.; Schöldgen, R.
  
• Resin Spray Prepregging – Structural parts with non-foaming polyurethane matrix. Sampe Conference 2012, Baltimore, Maryland, USA, Mai 2012
  Hopmann, Ch.; Pöhler, M.