Hochdruck-Imprägnierung

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Christian Hopmann, since 8/2011
• Subject Area: Lightweight Construction, Textile Technology
• Term: from 2007 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 33627655

In der Prozesskette „Hochdruck-Imprägnierung“ wird der Einfluss der räumlichen und zeitlichen Trennung von Imprägnieren und Vernetzen auf die Zykluszeit bei der Herstellung endlosfaserverstärkter Kunststoff-Bauteile erforscht. Das Ziel des Prozessschrittes „Hochdruck-Imprägnierung“ (TP 5) besteht in der Herstellung porenarmer, endkonturnaher, handhabbarer, imprägnierter textiler Preforms in kurzen Zykluszeiten (< 10 min). Im darauf folgenden Prozessschritt „Formen und Vernetzen“ (TP 8) wird der imprägnierte Preform ebenfalls in kurzen Zykluszeiten (< 10 min) zum Bauteil ausgeformt und vernetzt. Durch die Parallelisierung von Imprägnierung und Vernetzungsvorgang wird eine deutliche Verkürzung der Gesamtzykluszeit bei der Herstellung von Bauteilen mit gerichteter Endlosfaserverstärkung erzielt. In der beantragten zweiten Förderperiode erfolgt zunächst die Untersuchung des Imprägnierprozesses an gekrümmten Bauteilen mit Dickensprung im vorhandenen Imprägnierwerkzeug. Die Qualität der Imprägnierung hängt von verschiedenen Einflussfaktoren ab. Dazu zählen beispielsweise das verwendete Matrixsystem und der Aufbau des Preforms in Hinblick auf den Faservolumengehalt, die Vernähung, das gewählte Faserhalbzeug und die Fertigungsgenauigkeit. Darüber hinaus haben die Prozessparameter wie der Injektionsdruck, die Temperaturführung, das Schaltmuster der Injektionseinheiten und die Positionierung von Entlüftungen entscheidenden Einfluss auf die Imprägnierqualität. Neben experimentellen Untersuchungen im Imprägnierwerkzeug soll das Prozessverständnis durch eine theoretische Betrachtung des Imprägniervorgangs erweitert werden. Es wird dabei auf bestehende Simulationsmethoden zur Abbildung des Fließverhaltens der Matrix durch den Preform zurückgegriffen. Diese werden um ein geeignetes Viskositätsmodell erweitert, das den Einfriervorgang der Matrix während der Imprägnierung abbildet. Durch die theoretische Betrachtung des Imprägniervorgangs kann die Schaltung der Injektionseinheiten optimiert sowie ein Zeitpunkt festgelegt werden, an dem der imprägnierte Preform zur Weiterverarbeitung entformt werden kann.

• DFG Programme: Research Units
• Subproject of: FOR 860: New Process Chains for Composites: Integration of Preforming, Impregnation, Forming and Curing
• Major Instrumentation: Injektionsanlage ; Modulares Imprägnierwerkzeug mit Einsätzen zur Untersuchung unterschiedlicher Funktionselemente
• Instrumentation Group: 2180 Maschinen für Oberflächenbehandlung (Elektropolieren, Galvanisieren, Lackieren, Sandstrahlen)
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Walter Michaeli, until 7/2011