Formen und Vernetzen

• 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

• Final Report Year: 2013

Final Report Abstract

In Teilprojekt 8 „Formen und Vernetzen“ wurden die imprägnierten Preforms aus Teilprojekt 4 „PUR-Sprühimprägnierung“ und Teilprojekt 5 „Hochdruck-Imprägnierung“ zu Bauteilen ausgeformt und vernetzt. Damit steht dieses Teilprojekt am Ende der Prozessketten. Durch die Entwicklung hochwertiger Werkzeugkonzepte sowie eines optimalen Formgebungs- und Vernetzungsprozesses wurden die geforderten hohen Bauteilqualitäten eingestellt. Im Rahmen der 2. Förderperiode wurden aufbauend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode gekrümmte Bauteile mit Dickensprung im zweiten Presswerkzeug gefertigt. Es konnte nachgewiesen werden, dass das Pressverfahren auch die Verarbeitung von imprägnierten Preforms mit Harzüberschuss und die Herstellung von qualitativ hochwertigen, gekrümmten endlosfaserverstärkten Strukturbauteilen mit einem Faservolumengehalt von maximal 60 % in Prozesszeiten unter 10 min ermöglicht. Nach der Analyse von Bauteilen mit einfachen Geometrien wurde die Werkzeugtechnologie weiterentwickelt und der Formgebungs- und Vernetzungsprozess auf Bauteile mit Funktionselementen übertragen. Die modulare komplexe Bauweise des Werkzeugs ermöglicht die Integration von Durchbrüchen, Krafteinleitungselementen und Versteifungsstrukturen. Zudem ist das Werkzeug mit zwei Nebenkavitäten ausgestattet, die separat kontrolliert werden können. Dies ermöglicht eine komplexere Prozessvariation der Abströmrichtung und -geschwindigkeit während des Herauspressens von überschüssigem Harz. Aus erprobten Parametern und Versuchen wurden geeignete Prozessparameter auf das neue Werkzeug übertragen und durch Prozessanalysen auf die neuen Anforderungen der komplexen Bauteile erweitert. Die bisherigen Ergebnisse haben gezeigt, dass im Formgebungs- und Vernetzungsprozess die reproduzierbare Produktion von Bauteilen mit integrierten Krafteinleitungselementen, unterschiedlichen Durchbrüchen und Versteifungsstrukturen unter Verwendung sowohl nicht schäumender Polyurethanharze als auch Epoxidharze mit einem Faservolumengehalt von 50 % möglich ist. Die minimal erreichbare Zykluszeit konnte dabei auf 4 Minuten reduziert werden.

Publications

• Neue Großserienverfahren für Composites. Plastverarbeiter, 61 (2010) 12, S. 22-23
  Michaeli, W.; Winkelmann, L.; Pöhler, M.; Wessels, J.; Bastian, R.
  
• Prozessketten für FVK in der Großserie. 25. Internationales Kunststofftechnischen Kolloquium des IKV. Aachen, März 2010
  Michaeli, W.; Fischer, K.; Bastian, R.; Winkelmann, L.; Wessels, J.
  
• 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.
  
• New Compression Molding Technology for Forming and Curing of Preimpregnated Textile Preforms. SAMPE 2012 Conference, Baltimore, Maryland, USA, Mai 2012
  Hopmann, Ch.; Wessels, J.
  
• New compression molding technology for high volume production of continuous fiber reinforced structural composites. 28th Annual Meeting of the Polymer Processing Society, Pattaya, Thailand, Dezember 2012
  Hopmann, Ch.; Karatzias, C.
  
• Faserverstärkte Kunststoffe – tauglich für die Großserie. ATZ Automobiltechnische Zeitschrift, 115 (2013) 4, S. 262-266
  Hopmann, Ch.; Bastian, R.; Karatzias, C.; Greb, C.; Ozolin, B.
  
• Neues Nasspressverfahren für die Grossserie. KunststoffXtra, 3 (2013) 5, S. 20-24
  Hopmann, Ch., Karatzias, C.