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Was sind Rovings und wo werden sie häufig verwendet?
Rovings sind parallele Faserstränge aus mehreren Fäden. Eine wichtige Größe ist dabei die Garnfeinheit (Titer), welche die Masse einer Faser pro Länge angibt. (T = m/L)
Verwendet werden Rovings für:
- Faserwickeltechnik
- Faserflechttechnik
- Pultrusionsverfahren (Strangziehverfahren)
Was sind Vliese und wo werden sie häufig verwendet?
Vliese (Wirrfasermatten) bestehen aus flächig abgelegten ungeordneten Fasern mit einer Länge von ca. 5 cm. Diese werden mit einem Bindemittel verklebt.
Die mechanischen Eigenschaften sind relativ schlecht, daher finden sie vorrangig bei Pressformmassen (SMC, GMT) Verwendung.
Was sind Gewebe und Geflechte und wo werden sie häufig verwendet?
Gewebe und Geflechte haben eine hohe Drapierbarkeit und sind deshalb von großer Bedeutung für...
- kompliziertere Geometrien / großflächige Bauteile
- Handlaminierverfahren
- Injektionsverfahren
- Infusionsverfahren
Wie werden Gelege hergestellt und was sind besondere Eigenschaften?
Bei Gelegen werden die Verstärkungsfasern parallel gelegt und urch Wirkfäden oder Klebungen fixiert.
Die Drapierbarkeit ist schlecht, jedoch können optimale Verstärkungsrichtungen direkt berücksichtigt werden.
Was ist Prepreg?
Verstärkungsfasern können als Prepreg bezogen werden.
Dann sind die Fasern bereits mit einer Matrix imprägniert. Der Verarbeiter muss dann nur noch die Form vorgeben und das Reaktionsharz/ den Thermoplast aushärten.
Welche vier Aufgaben übernimmt die Matrix von FVK?
- Fixierung der Fasern (Geometrie)
- Kraftübertragung
- Stützen bei Druck (Stabilität)
- Schutz vor Umwelt (Feuchte, Chemie)
Welche vier Kunststoffe sind die am meisten verwendeten Duroplaste im Bereich FVK?
- Polyesterharze (UP) -> günstig
- Vinylesterharz (VE) -> teuer, chemiebeständig
- Epoxidharze (EP) -> für hohe mech. Beanspruchung
- Phenolharze (PF) -> billigster, temperaturabhängig
Welche Vor/Nachteile haben Themoplaste gegenüber Duroplaste bei der Verwendung als Matrix für FVK?
Vorteile:
- wesentlich höhere Bruchdehnung
- hohes Energieabsorptionsvermögen
- große Variation der Eigenschaften/Preise
Nachteile:
- starke Neigung unter Last zu kriechen
Welche drei Arten von Harzsystemen gibt es?
- kalthärtend
- warmhärtend
- lichthärtend
Wodurch zeichnen sich langfaserverstärkte Kunststoffe aus und wie wirkt die Faserlänge auf Steifigkeit, Festigkeit und Schlagzähigkeit?
Langfaserverstärkte Kunststoffe zeichnen sich durch...
- hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit aus.
- Fasern mit guten mech. Eigenschaften aus.
- eine Matrix mit mäßigen mech. Eigenschaften aus.
Was ist eine UD-ES?
Eine unidirektionale Einzelschicht.
Dies ist ein FVK Verstärkungsstoff dessen Fasern parallel in nur eine Richtung gelegt sind.
Dadurch sind die Eigenschafte in eine Richtung faserdominiert und senkrecht matrixdominiert.
Wie sind Faservolumengehalt und Fasergewichtsgehalt definiert und wie hängen sie zusammen?
Faservolumengehalt:
Megenverhältnis von Verstärkungs- zum reinen Matrixmaterial.
Fasergewichtsgehalt:
Kann aus den Komponentengewichten bestimmt werden.
φF = V,Faser/V,Verbund = AF/AV = 1/ [1 + (1-Ψ/Ψ) * (ρFaser/ρMatrix)]
φF: Faservolumengehalt
Ψ: Fasergewichtgehalt
Welche vier Kennwerte einer unidirektionalen Einzelschicht (FVK) müssen bekannt sein um die mechanischen Eigenschaften hinreichend genau beschreiben zu können?
- E1: Steifigkeit parallel zu Faserrichtung
- E2: Steifigkeit senkrecht zur Faserrichtung
- G21: Schubmodul
- v21: Querkontrationszahl
Formeln auf Seite 119/120 (Auflage 11)
Was ist der, unter dem Leichtbauauspekt, ungünstigste Fall einer Laminatkonstruktion (FVK)?
Ein sogenanntes quasi-isotropes Laminat, welches aus vielen Faserschichten (gleiche Dicke) mit allen möglichen Richtungen besteht.
Welche sechs Punkte muss man bei der Konstruktion beachten?
- Produktanforderungen
- Lösungskonzepte
- Werstoffe und Herstellung
- Fertigungs- und Gebracuhsrisiken
- Herstell- und Betriebskosten
- ökologische Aspekte
Welche vier Schritte durchläuft der Entwicklungsprozess von Kunststoffprodukten?
- Planen
- Konzipieren
- Entwerfen
- Ausarbeiten
Unter welchen acht Gesichtpunkten sollten neue Kunststoffprodukte bewertet werden?
- Stand der Technik
- Machbarkeit
- benötigte Zeit für Umsetzung
- bereits eingesetzte Technologie
- Attraktivität
- Risiko
- Patentsituation
- Förderchancen
Welche Schritte umfasst die Konzeptphase des Konstruktionsprozesses?
- Pflichtenheft erstellen
- Funktionsstrukturanalyse anfertigen
- Lösungssuche für Teilfunktionen
- Kombination zu Produktkonzepten
- Technisch/wirtschaftliche Bewertung
Welche drei Hilfsmittel zur Auswahl des Werkstoffs im Konstruktionsprozess gibt es?
- Datenbanken
- Recherchen (Experten, Lieferanten)
- Praxisnahe Laborversuche (teuer)
Welche zehn kunststoffspezifischen Features gibt es, die es erlauben bestimmte Funktionalitäten in eine Konstruktion einzubauen?
- Schweißverbindungen
- Schnappverbindungen
- Scharniere
- Gleitlager
- Schraubverbindungen
- Klebverbindungen
- Rippen
- Pressverbindungen
- Zahnräder
- Einlegeteile
Welche Arten von Schnappverbindungen gibt es?
- Schnapphaken
- zylindrisch
- mit kugeligen Überdeckungsflächen
Welche Arten von Scharnieren gibt es und was sind ihre Merkmale?
Schnappscharnier:
- formschlüssig
- lösbar
- einfache Montage
- Schwenkwinkel < 180°
Filmscharnier:
- stoffschlüssig
- nicht lösbar
- funktionsintegrabel
- Schwenkwinkel ≤ 180°
Pressscharnier:
- kraftschlüssig
- lösbar
- einfache Montage
- Schwenkwinkel < 360°
Was sind die drei Grundtypen von Filmscharnieren?
Filmscharnier mit großem Biegewinkel:
- kleines Rückstellvermögen
- Biegewinkel ≤ 180°
Filmscharnier mit begrenztem Biegewinkel:
- großes Rückstellvermögen
- kleine Biegewinkel
Im Winkel gespitzes Filmscharnier:
- Biegewinkel ≤ 90°
Welche drei Gestaltungsrichtlinien gibt es für die spritzgießgerechte Fertigung?
- Wanddicke so dünn wie möglich (typ.: 1-3 mm)
- Entformungsschrägen vorsehen
- Gleiche Wanddicken (sonst Verzug)
Die Wanddicke ist besonders wichtig, denn doppelte Wanddicke bedeutet vierfache Kühlzeit.
Welche drei Verfahren existieren zur Dimensionierung von Kunststoffbauteilen?
- analytisch (überschlägige Berchnung)
- empirisch (auf Erfahrungen basierend)
- numerisch (FEM)
Welche Vorteile bietet eine FEM?
- beliebig komplexe Geometrien möglich
- keine Einschränkungen bezüglich Lastangriff (Punkt, Fläche...)
- Nichtlinearitäten möglich
- Reduzierung von Prototypen-Versuchen
Welche drei Arten von Nichtlinearitäten eines Bauteils gibt es?
- Nichtlineares Materialverhalten
- Geometrische Nichtlinearität
- Nichtlinearität aufgrund sich änderder Randbedingungen
Was sind die vier typischen Anwendungsfelder von FE-Simulation?
- Identifikation von Schwachstellen
- Festigkeitsnachweis (Lebensdauer)
- Gestaltoptimierung
- Schwingungsanalyse (Akustik)