Anwendung des Polyurethan-Sprühverfahrens auf die großserientaugliche Fertigung von endlosfaserverstärkten Strukturbauteilen mit Sandwichaufbau für IT-Transportsysteme

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann
• Fachliche Zuordnung: Kunststofftechnik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248182243

Die Herstellung von faserverstärkten Bauteilen mit Polyurethan (PUR) als Matrixwerkstoff hat sich bei vielen Anwendungen als wirtschaftlicher Fertigungsprozess etabliert. Dabei hat besonders die schnelle Vernetzungskinetik des PUR zum Erfolg beigetragen. Nachteilig an den hergestellten Bauteilen ist jedoch, dass sie geringe Faservolumengehalte aufweisen und in der Regel mit geschäumten Matrixsystemen gefertigt werden. Die Entwicklungen im Bereich der PUR-Sprühimprägnierung von gerichteten Endlosfasern (Resin Spray Prepregging (RSP) in Kombination mit einem optimierten Formungs- und Vernetzungsprozess im Rahmen der Forschergruppe 860 (FOR860) haben es möglich gemacht, Hochleistungsbauteile automatisiert in kurzen Zykluszeiten mit hohen Faservolumengehalten (> 50 %) zu fertigen.Bislang wurden die Fertigungstechniken nur an einfachen Geometrien untersucht. Das Ziel dieses Transferprojektes ist es daher, die Erkenntnisse der FOR860 aus den Teilprojekten 4 und 8 zur Herstellung von Hochleistungsbauteilen aus FVK in kurzen Zykluszeiten auf die Herstellung von hochbelastbaren Sandwichstrukturen zu übertragen. Hier sind jedoch vor einer Umsetzung von konkreten Produkten wissenschaftliche Untersuchungen notwendig, welche aufgrund Ihrer Komplexität nur durch eine interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Industriepartnern und Forschungsinstitut durchführbar sind. Im Rahmen der Forschergruppe wurde gezeigt, dass durch eine angepasste Prozess- und Anlagentechnik die Fertigung hochbelastbarer Deckschichten für Sandwichbauteile in kurzen Zykluszeiten realisierbar ist. Um die Akzeptanz des Verfahrens in der Industrie zu gewährleisten, sollen im Transferprojekt erstmals hochbelastbare, endlosfaserverstärkte Deckschichten mit den in der Industrie weit verbreiteten, kostengünstigen Papierwaben oder im Prozess gefertigten Schaumkernen hergestellt werden. Dafür soll auf Basis der Erkenntnisse der Forschergruppe 860 die bestehende Anlagentechnik so modifiziert werden, dass die Herstellung dieser Sandwichstrukturen in einem Prozessschritt möglich ist und der Prozess unter Berücksichtigung der Harzreaktivität und des Schäumverhaltens angepasst wird. Die gefertigten Bauteile sollen dann in Abhängigkeit der Fertigungsparameter auf Ihre Anforderungen wie z. B. die Oberflächenqualität, die akustischen und die mechanischen Eigenschaften untersucht werden. Nach grundlegenden Untersuchungen an Plattenbauteilen sollen die Erkenntnisse auf die Fertigung eines IT-Transportkoffers (Bild) in Leichtbauweise übertragen werden. Die für die Versuche ausgewählte Demonstratorgeometrie soll die Übertragung der Ergebnisse auf großflächige Bauteile wie z. B. Sitze oder Karosserieteile in Nutzfahrzeugen und Zügen, aber auch auf Anwendungen im Bereich von anderen Gebrauchswaren ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Beteiligte Institution: Greiner Perfoam GmbH; Krauss Maffei Technologies GmbH; Parat Beteiligungs GmbH; Rühl Puromer GmbH