Patrick Schiebel

Im Projekt HyFKAl wurde der neuartige Ansatz weiter untersucht, eine CFK-Komponente direkt in den urformenden Prozess des Aluminiumdruckgie ens einzubringen. Aufbauend auf vorherigen Ergebnissen, bei dem das CFK mit einem kostenintensiven Hochleistungsthermoplasten hergestellt wurde, konnte in diesem Projekt die berf hrung und Anwendung auf kosteng nstigere Matrices gezeigt werden. Ziel war es eine Isolierschicht zu entwickeln, die das CFK vor dem Temperatureinfluss des fl ssigen Aluminiums sch tzt und gleichzeitig eine gute Anbindung zwischen den beiden Materialien gew hrleistet. Durch die wirtschaftliche Umsetzung des Prozesses zum werkstoffgerechten F gen von CFK und Aluminium k nnen die bestehenden Anwendungen mit diesem Werkstoffhybriden verbessert und neue Anwendungsfelder erschlossen werden. Dazu z hlt unter anderem auch der Einsatz in Fahrzeugbau und Luftfahrt, wo beide Werkstoffe bereits zur Anwendung kommen.

Im Verbundvorhaben FLATISA wurden anforderungsgerechte flammgesch tzte, temperaturbest ndige Kunststoffmaterialien f r den industriellen Serieneinsatz von Additiven Fertigungsverfahren (AM) entwickelt. Im Fokus des Projektes standen die AM-Verfahren Laser-Sintern (LS) und Fused Deposition Modeling (FDM). Ziel war die Entwicklung von hinsichtlich Flammschutz modifizierten Polyamiden (Polyamid 6 (PA 6) und Polyamid 66 (PA 66)) f r den LS-Prozess sowie zur Weiterverarbeitung zu endlosfaserverst rkten Bauteilen im FDM-Prozess. Die Verarbeitbarkeit von Hochleistungsthermoplasten zu Bauteilen mit komplexer Faserverst rkung sollte im entwickelten Fused Layer Manufacturing (FLM)-Prozess gegeben sein. Gleichzeitig wurde die Einstellung robuster Verarbeitungsbedingungen der Materialien in beiden Verfahren unter Anpassung bzw. Entwicklung der erforderlichen Prozessf hrung, Anlagentechnik und Qualit tssicherung verfolgt.

Zur Fertigung von belastungsoptimierten Faserverbundstrukturen existieren derzeit unterschiedliche Verfahren. Neben textiltechnischen L sungen auf Basis unspezifischer Garne wie dem Tailored Fibre Placement-Verfahren (TFP), kommen bei dem Fibre-Placement-Verfahren und dem Tow-Placement modifizierte Faserb ndel zum Einsatz. Durch das erforderliche bebindern oder vorimpr gnierte der Verst rkungsfasern lassen sich jedoch im Vergleich zum TFP-Verfahren nur gro e in-plane Radien umsetzen. Nachteilig beim TFP-Verfahren sind hingegen Filamentsch digungen durch den Stickprozess, Faserondulationen und Harznester, die durch das Einbringen von N hf den entstehen. Hinzu kommen Einschr nkungen in der maximalen Lagenanzahl eines TFP-Preforms. Die hier vorgestellte neuartige Legetechnologie basiert auf den Einsatz von nano-funktionalisierten Thermoplasten. Die hieraus in Kombination mit Kohlenstofffasern aufgebauten Hybridrovings lassen sich mittels Induktionstechnik thermisch aktivieren und k nnen somit effizient zu ma geschneiderten Hybridpreforms abgelegt und fixiert werden. Ondulationen der Verst rkungsfasern und Einschr nkungen in der Lagenanzahl k nnen mit diesem Verfahren im Vergleich zur TFP-Technologie umgangen werden. Im Thermoformprozess werden diese Preforms zur finalen CFK-Strukturen konsolidiert. Die von EVONIK modifizierten PEEK-Compounds wurden bislang in Zusammensetzungen mit 15, 20 und 30 Gew.-% MagSilica(R) analysiert. Mit den am FIBRE im Schmelzspinnverfahren hergestellten MagSilica(R)-PEEK-Fasern konnten dabei Aufheizgeschwindigkeiten von 680 K/s bis zum Erreichen des vollst ndigen Aufschmelzens (360 C) erzielt werden. Das Aufschmelzen von Raumtemperatur erfolgt somit nach ca. 0,5 s. Mit einer einzelnen konventionellen hochfrequenten Induktionsspule (22 mm L nge) wurde im Laborma stab eine Legegeschwindigkeiten von 2,7 m/min f r PEEK erreicht, was einer typischen Legegeschwindigkeit einer TFP-Anlage mit 550 Stichen/min mit 5 mm Stichl nge entspricht. Wird die