Hochdynamische Hochtemperaturpresse (HHP)

• Fachliche Zuordnung: Mechanik und Konstruktiver Maschinenbau
• Förderung: Förderung in 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 453677296

Der Leichtbau mit endlosfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen bietet zahlreiche Vorteile gegenüber den auf duroplastbasierten Faserverbundbauweisen und führt zu einer erheblichen Verkürzung der Zykluszeit bei der Herstellung von Bauteilen mittels Formpressverfahren. Die Temperatureinsatzgrenze derartiger Bauteile wird in der Regel durch die Eigenschaften des Matrixwerkstoffes bestimmt, sodass für Hochleistungsbauteile mit Dauergebrauchstemperaturen über 150 °C nur die sogenannten Hochtemperatur-Thermoplaste zur Anwendung kommen können. Die Herstellung und Verarbeitung von thermoplastischen Hochtemperaturmaterialien im Pressverfahren ist äußerst anspruchsvoll und mit der vorhandenen Gerätetechnik des Antragstellers nicht durchführbar, da deren Arbeitstemperaturbereich aktuell auf 220 °C limitiert ist. Darüber hinaus verfügt keine der vorhandenen Maschinen über eine ausreichend leistungsstarke, getrennt regelbare Heiz- und Kühltechnik zur Verarbeitung von Hochtemperaturkunststoffen. Die beantragte Hochdynamische Hochtemperaturpresse (HHP) stellt eine Ersatzbeschaffung für eine vorhandene Presse dar, die aufgrund technischer und sicherheitsrelevanter Faktoren nicht mehr verwendet werden kann. Das Aufgabenspektrum des Altgerätes wird von der HHP nicht nur übernommen, sondern hinsichtlich zahlreicher technologischer Merkmale, die über die Grundausstat-tung konventioneller Hydraulikpressen hinausgehen, stark erweitert.Für die Verwendung von thermoplastischen Hochtemperaturmaterialien ist eine Ausführung der Beheizung und Kühlung bis 420 °C mittels Thermoöl und dafür notwendigen Regelstellen im Pressenraum notwendig. Die Verwendung anderer Temperierkonzepte ist in diesem Temperaturbereich technisch nicht umsetzbar. Bedingt durch die Material- sowie Bauteilanforderungen im Branchenspektrum für Hochleistungsbauteile, ist eine Ausführung mit einer verbesserten Planparallelität sowie Seitenversatz, ausführbar mittels hydraulischer Parallelregelung sowie durch eine schwer verstärkte verwindungsfreie Stahlkonstruktion, essentiell.Grundlegende Arbeitsschwerpunkte liegen in der Bestimmung von Umformkräften, Fließverhalten und Faserbenetzung sowie in der Ermittlung von mechanischen Kennwerten an neuartigen Materialkombinationen. Weiterführend zu den Forschungsvorhaben ist die zu ersetzende Presse für die Durchführung von Lehrveranstaltungen, insbesondere für Praktika, entscheidend. Die daraus resultierenden Forschungsschwerpunkte sowie eigene Forschungen im Rahmen von Dissertationen sind für die Antragsteller unabdingbar. Dazu zählen etwa die Entwicklung neuartiger Materialkombinationen für Leichtbaustrukturen im Pressverfahren, die Charakterisierung von Mehrkomponenten-Verbundbauteilen, die Gestaltung von Prozessketten zur Herstellung endlosfaserverstärkter thermoplastischer Strukturbauteile sowie die Untersuchung von endlosfaserverstärkten GMT-Strukturen in Hinblick auf Lastübertragung zwischen Wirrfaser und Endlosfaser.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Hochdynamische Hochtemperaturpresse (HHP)
• Gerätegruppe: 2210 Kunststoffpressen und -spritzgußgeräte
• Antragstellende Institution: Technische Universität Chemnitz
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Lothar Kroll