K16: Fertigungsverfahren für Faserverbundwerkstoffe

• verwendeten Kunststoffsorte (Thermo- oder Duroplast)
• Faser- bzw. Faser-Matrix-Halbzeug (Trockene Fasern oder Prepreg/Towpreg systeme)

thermoplaste sind aufschmelzbar, daher immer wieder Umformbar

• Viskosität bezeichnet die Zähflüssigkeit von Flüssigkeiten
• je höher die vIskosität, desto geringer die Fließfähigkeit

1) Temperatur:

• steigender Temp. reduziert Viskosität

2) Scherrate bzw. Schergeschwindigkeit:

• entspricht in vielen Fällen der Fließgeschwindigkeit bzw. ergibt sich aus dieser
• steigender Scherrate, reduziert Viskosität

3) Aushärtegrad bei Duroplaste:

• steigende Vernetzung steigert Viskosität
• innere Reibung der Polymerketten steigt

4) Feuchtigkeit:

• Lagerung von thermoplastischen Kunststoffen
• kann sogar Formfüllung bei Spritzguss negativ beeinträchtigen

Gibt an, wie weit die chemische Vernetzung (Härtung) eines Duroplasts fortgeschritten ist.

Maß für den Reaktionsfortschritt in Prozent (%).

Formel:

α=Δh/H

• Δh = bereits freigesetzte Reaktionsenthalpie
• H = gesamte Reaktionsenthalpie bei vollständiger Vernetzung
• α = 0 → keine Vernetzung
• α = 1 → vollständig vernetzt

Englischer Ausdruck: Degree of Cure (DoC)

Temperaturverlauf:

• höhere Temp. steigert aushärterate und max. Aushärtegrad

Katalysatoren

• steigern aushärterate und max. Aushärtegrad

Materialeigenschaften

steigt mit zunehmendem Aushärtegrad

Tg und α verlaufen ähnlich

für ausgehärteter Werkstoff:

• T < T_g : Material glasartig (spröder Festkörper)
• T > T_g : Material gummiartig (viskoelastischer Festkörper)

steigender Aushärtegrad steigert die Viskosität

• Ab diesem Punkt beginnt der Werkstoff gummiartig zu werden
• Keine Fließfähigkeit mehr
• Viskosität geht gegen ∞

• Bauteil verzug
• α_gel erst überschreiten, wenn finale Härtetemp. erreicht

Steifigkeit (E-Modul) und Festigkeit

Flüssig:

• T > Tg & α < α_gel
• Kein Kraft-/Spannungstransport möglich

Gummiartig:

• T > Tg & α > α_gel
• Werkstoff kann Kräfte übertragen, verformt sich viskoelastisch
• Innere Spannungen entstehen, können durch Relaxation abgebaut werden

Glasartig:

• T < Tg & α > α_gel
• Festkörperverhalten
• Spannungen bleiben im Material gefangen

Flüssigkeitsdurchlässigkeit eines porösen Festkörpers

bringt Viskosität, Fließgeschwindigkeit und Druckgradient in Beziehung

• hoher Druckgradient erzeugt hohe Fließrate
• niedrige Viskosität erzeugt hohe Fließrate

geringe Permeabilität erfordert niedrige Viskosität, um Infiltration zu erzeugen

geringe Permeabilität erzeugt auch bei hohe Druckdifferenz nur eine geringe Fließrate

1) Faservolumengehalt:

• je höher der Faservolumengehalt, desto niedriger die Permeabilität
• Fließkanäle im Faserhalbzeug werden kleiner

2) Faseraufbau:

• je nachdem ob Gewebe oder UD

3) Fließrichtung:

• Permeabilität ist anisotrope Eigenschaften
• parallel zu Fasern besseres Fließen

1) Harzinjektion beim RTM-verfahren

2) Harzinfusion beim Vakuuminfusionsverfahren

3) Fließverhalten des Harzes bei Prepreg-Systemen

• untergeordnete Rolle aufgrund sehr kurzer Fließwege
• Harz bereits auf jede einzelne Laminatlage aufgebracht

Ziel: Kontinuierliche Herstellung von Profilen, Rohren, Halbzeugen, Folien

Ablauf & Aufbau:

1) Extruder mit Schnecke:

• Förderschnecke bewegt Granulat Richtung Düse
• Reibung + beheizte Zylinderwände → Aufschmelzen (Plastifizierung)
• Schnecke homogenisiert das Schmelzgemisch

2) Werkzeug (Düse):

• Formt die gewünschte Geometrie

3) Kalibrierung & Kühlung:

• Stabilisierung der Form
• Kühlung durch Wasser o. Ä.

4) Abzug + Konfektionierung:

• Fertigteile werden auf Länge geschnitten

Vorteile:

• Hoher Materialdurchsatz
• Geeignet für komplexe Profile
• Auch mit Kurzfaserverstärkung

Nachteile:

• Nur für Großserie geeignet
• Keine Endlosfaserverstärkung möglich
• Begrenzter Fasergehalt

Ziel: Verflüssigung des Kunststoffs für Weiterverarbeitung

Mechanismen:

1) Wärmezufuhr:

• Durch Reibung (Schneckenbewegung)
• Beheizte Zylinderwände

2) Scherung:

• Hohe Scherraten → Viskositätsreduktion

1) Einzugszone:

• Aufnahme von Granulat
• Anheizen & Beginn des Aufschmelzens

2) Kompressionszone:

• Drucksteigerung
• Intensives Aufschmelzen & Scherung

3) Meteringzone:

• Homogenisierung
• Erreichen der Zieltemperatur

Ziel: Herstellung komplex geformter Geometrien

Aufbau einer Spritzgießanlage:

1) Plastifiziereinheit (wie Extruder):

• Schnecke erzeugt Druck für Einspritzen
• Plastifiziert das Granulat

2) Werkzeug (Form):

• Formkavität mit integrierter Kühlung

3) Schließeinheit:

• Hohe Schließkräfte (bis 2500 bar)

4) Auswerfer:

• Entfernen des erkalteten Formteils

Ablauf:

1. Werkzeug schließen
2. Schnecke vorschieben (ohne Rotation) → Einspritzen
3. Nachdruckphase zum Ausgleich von Schwindung
4. Kühlen & Formteil auswerfen
5. Schnecke rotiert rückwärts → Dosierung für nächstes Bauteil

• Schmelztemperatur: beeinflusst Viskosität, Formfüllung, Einspritzdruck

• Einspritzgeschwindigkeit: bestimmt Einspritzdruck & Füllzeit

• Nachdruckhöhe/-zeit: kompensiert Schwindung beim Abkühlen

Vorteile:

• Komplexe Geometrien inkl. Hinterschnitte
• Verwendung von Glas-/Kohlenstofffasern möglich

Nachteile:

• Teure Werkzeuge
• Nur für Großserie
• Keine Endlosfaserverstärkung

Laminat mit thermoplastischer Matrix

Faserverstärkt (Kurz- oder Endlosfasern)

Formen:

• Tape Laying: unidirektionale Einzelfasern mit Thermoplast
• Gewebe + Thermoplastfolie: meist gepresst
• Kurzfaserfolien (Organofoil): z. B. durch Tiefziehen verformbar

1) Aufheizen der Organobleche:

• Ofen, Strahler (IR), Heizplatte

2) Einlegen in Presse: oft automatisiert durch Roboter

3) Schließen der Presse:

• Umformen des Werkstücks
• Gleichzeitiges Abkühlen

4) Öffnen & Entformen

1) Pressenfertigung:

• vollständige Aufheizung des Organoblechs
• Einlegen in presse
• Umformen durch schließen der Presse

2) Biegefertigung:

• lokales aufheizen
• Biegeumformen in Presse
• Achtung: kein freies Biegen wie bei Metall

3) Doppeldiaphragma- Umformung:

• vollständige Aufheizung
• Umformung zwn. zwei dehnbaren Membranen mittels über- und unterdruck

Aufheiztemperatur: Material darf nicht tropfen

Umformtemperatur/-verlauf: beeinflusst Viskosität

• Hohe Temperatur → niedrige Viskosität → gutes Umformen
• Schnelles Abkühlen → Viskosität steigt → Gefahr von Fehlern

Laminataufbau/Scherwinkel:

• Einfluss auf Faltenbildung und Verzug
• Unterschiedlicher max. Scherwinkel je nach Gewebeart

• Resin Migration: sehr geringe Viskosität + hohe Temperatur
• Faltenbildung: Viskosität zu hoch → Lagen gleiten nicht
• Konsolidierungsverlust / Poren: fehlender Druck + zu niedrige Viskosität
• Delamination: Lagen trennen sich bei falscher Verarbeitung

Vorteile:

• Endlosfaserverstärkung möglich
• Komplexe Geometrien formbar (z. B. durch Tiefziehen)
• Mehrfachumformung möglich
• Schweißen als Verbindungstechnik einsetzbar

Nachteile:

• Hohe Halbzeugkosten
• Teure Werkzeuge, hohe Prozesszeiten
• Häufig nur quasi-isotrope Platten

1) CAD-Modell erstellen.

2) Slicing: Umrechnung in Schichten mit:

• Kontur (x-y)
• Schichtdicke (dz)
• Schichtnummer
• Faserorientierung (optional)

3) Druckprozess (Additive Fertigung):

• Schichten werden aufgetragen und verbunden.
• Ggf. Fasern gezielt orientieren.
• Ggf. Stützstruktur aufbauen.

4) Entformen: Bauteil und Stützstruktur entnehmen.

Vorteile

• Hohe Gestaltungsfreiheit.
• Ohne Fertigungsvorrichtung möglich.
• Digitale Prozesskette, vom CAD Modell direkt zum Bauteil
• Kurzfaser + Endlosfaserverstärkung können kombiniert werden
• Sandwichkerne bzw. hohle Innenstrukturen möglich (Infill) ==> Gewichtsersparnis

Nachteile

• Hohe Prozesszeit.
• Verzüge und Schwindung schon bei Bauteilgestaltung zu berücksichtigen
• Schichtweiser Aufbau → längere Fertigungszeit.
• beschränkte Bauteilgrößen

Werkstoff: Thermoplastpulver (20–50 μm).

Ablauf:

• Pulverschicht auf Kolben.
• Laser schmilzt gewünschte Bereiche.
• Kolben fährt ab → neue Pulverschicht.
• Abkühlen → Stabilität durch Rückverfestigung.

Kein Fasereinsatz möglich.

• Kontinuierliche Zufuhr von Kunststoffdraht (0,1–0,25 mm).
• Aufschmelzen im Extrusionskopf.
• Schichtweises Auftragen der Schmelze.
• Viele Kunststoffarten verwendbar.
• Kunststoff kann Kurzfasern oder Endlosfasern enthalten.
• Fasern sind meist gerichtet (durch Druckrichtung).

CFC (Composite Fiber Co-Extrusion):

• Trockene Fasern im Düsenkopf.
• Imprägnierung im Extrusionskopf.
• Frei wählbarer Faserwinkel.
• Kombination von Endlos- und Kurzfasern möglich.

FFF (Fused Filament Fabrication):

• Kurzfasern schon im Draht.
• Gleiches Prinzip wie CFC.

• Kein Aufschmelzen, sondern UV-ausgehärtete Flüssigharze.
• Polymerisation durch UV-Licht.
• Ggf. Nachhärtung im Ofen.

Was ist Preforming?

Preforming ist die Herstellung von 3D-Faserhalbzeugen (Preforms) aus trockenen Fasermaterialien vor der Harzinjektion.

Ablauf des Preforming-Prozesses

1) Zusammenstellung von Lagen:

• Trockene 2D-Lagen zu einem Laminataufbau kombinieren.
• Lagen werden mit Thermoplast- oder Duroplastbindern geheftet (z. B. per Ultraschall).

2) Fixierung & Umformung:

• Binden fixiert Faserausrichtung.
• Flächige Preforms werden zu 3D-Geometrien umgeformt (L-/U-Profil).
• Binder wird aktiviert (z. B. im Ofen bei 70–120 °C) → Formstabilität.

3) Zusammensetzen komplexer Geometrien:

• Einzelne 3D-Preforms können kombiniert werden.
• Weiterer Binderauftrag (Ofen oder Ultraschall).
• Zusammenbau erfolgt in Injektionsvorrichtung.

4) Harzinfusion (RTM / Vakuuminfusion):

• Injektion von Harz in die Preform.
• Aushärtung im Werkzeug.

Zuschneidefehler:

• Jede Lage braucht eigene Kontur.
• Überstände vermeiden (→ Faltenbildung durch Vakuumfolie).
• Book-ends bei konvexer Umformung vermeiden.

Lagenzentrierung:

• Lagen haften nicht am Tooling.
• Nutzung von Sprühklebern oder Positionierungspins notwendig.

Wärmeausdehnung beachten:

• Werkzeug meist aus Alu (hohe Ausdehnung), Faserstoffe kaum → Spannungen.

Vorteile

• Laminieren & Aushärten sind parallelisierbar.
• Einfache Umformschritte.
• Automatisierbar → hohe Produktionsrate.
• Komplexe Geometrien möglich.
• Flexible Laminatgestaltung → hohes Leichtbaupotenzial.

Nachteile

• Hohe Werkzeugkosten (Preform & Injektion).
• Hinterschnitte sehr aufwändig.
• Prozess ist komplex → evtl. instabil.

Zweck:

• Herstellung von Halbzeugen für Preforming oder Prepregs.

Ablauf:

1) Kettfäden vom Kettbaum über Streichbaum geführt.

2) Streichbaum:

• Umlenkung & Spannungsausgleich.
• Konstante Kettfadenspannung = hohe Gewebequalität.

3) Schäfte mit Litzen:

• Führen Kettfäden durch Litzenaugen.
• Auf/Ab-Bewegung erzeugt Öffnung fürs Einlegen des Schussfadens.

4) Riet:

• Schussfaden wird angeschlagen.
• Verdichtung des Gewebes.

5) Warenbaum:

• Aufwicklung des fertigen Gewebes.
• Bestimmt Schussdichte.

• Leinwandbindung (einfachste, sehr fest).

• Köperbindung (schräges Muster).

• Atlasbindung (glatte Oberfläche).

Unterscheidung:

• Biaxial: 2 Fadensysteme, gekreuzt.
• Triaxial: Zusätzliche Stehfäden (0°-Richtung, entlang der Bauteilachse).

Ablauf:

• Geflecht entsteht durch kreuzende Fäden in schräger Richtung.
• Fäden durch Klöppel geführt.
• Flechtpunkt: Fäden werden verwoben.
• Abzugseinrichtung zieht Geflecht ab.

• Stationärer Kern + rotierender Flechtkopf.
• Klöppel bewegen sich auf gegenläufigen Kreisbahnen.
• Moderne Systeme: 5-Achs-Roboter für komplexe Formen.

Vermeiden von konkaven Strukturen:

• Problematisch zu umflechten.
• Lösung: konvexer Kern.

Vermeiden stark gekrümmter Konturen:

• Gefahr von:
• Faltenbildung.
• Variierendem Faseranteil (Vf).
• Matrixrissen.

Design:

• Bauteilgeometrie an Fertigung anpassen!
• Fertigungsgerechte Lagenverteilung planen.

• Materialien: Trockenes Fasermaterial (UD-Gewebe, Gewebe, Vliese, Matten; meist Glasfaser)
• Lagenzuschnitte:
• händisch (Schere, Messer, Rollmesser)
• oder automatisiert (Cutter)
• Werkzeug eintrennen (Wachs oder flüssiges Trennmittel):
• erleichtert das Entformen
• glättet Oberflächenrauigkeit

Harzsystem vorbereiten

• Mischen von Harz und Härter
• genaues Mischverhältnis beachten
• ggf. entgasen zur Luftblasenvermeidung
• Topfzeit beachten → danach ist Material gummiartig und nicht mehr verarbeitbar

1) Vorbereitung

2) Laminierprozess

• Auftrag der ersten Harzschicht auf die Form
• Laminieren: Abwechselnd Harz und Faserlagen auftragen
• Durchtränken: mit Pinsel oder Rolle
• Entlüftungsrolle: zur Vermeidung von Lufteinschlüssen

3) Vakuumaufbau

Folienlagen aufbringen (von innen nach außen):

• Abreißgewebe
• Lochfolie oder Trennfolie
• Saugvlies
• Vakuumfolie mit Dichtband

Vakuum anlegen:

• verpresst Laminat
• verbessert Harzdurchtränkung
• reduziert Porenbildung

4) Aushärtung

• Raumtemperatur (RT): 8–12 h
• Ofenhärtung: kürzere Zeiten, kontrollierter Temperaturzyklus
• Vakuum aufrechterhalten bis zum Ende der Aushärtung

5) Entformen

• Vakuumfolie entfernen
• Abreißgewebe ablösen (nur Werkzeugseite glatt)
• Fertiges Bauteil entnehmen

Zeitraum, in dem das Harz verarbeitbar bleibt

danach:

• kein Faserimprägnieren mehr möglich
• Risiko: trockene Stellen, Porosität, schlechte mechanische Eigenschaften

Vorteile

• einfach umsetzbar
• kostengünstige Werkzeuge, Hilfsmittel und Halbzeuge
• gut für Prototypen, Reparaturen

Nachteile

• arbeitsintensiv, hohe Lohnkosten
• stark erfahrungsabhängig
• schwankende Qualität (Harzmenge/-verteilung)
• niedriger Faservolumengehalt (35–45 %)

Aufbau:

• Laminataufbau aus trockenem Fasermaterial (UD-Gewebe, Vliese, Matten)
• Vakuumaufbau mit:
• Vakuumfolie (luftundurchlässig)
• Saugvlies (luftdurchlässig)
• VAP®-Membran (luftdurchlässig → trennt Harz- und Vakuumbereich)
• Fließhilfe (verteiltes Harz)
• Abreißgewebe

Ablauf:

1. Preform platzieren (ggf. vorgeformt)
2. Harzbehälter anschließen
3. Vakuum erzeugen → Harz wird gesaugt
4. Harz durchtränkt Fasern
5. Aushärten (RT oder Ofen)

Vorteile:

• kostengünstige Formen, Halbzeuge, Geräte
• höhere Fasergehalte (bis ~50 %)
• parallele Prozesse möglich
• stabiler Prozess, geringe Lohnkosten

Nachteile:

• höhere Porosität als bei Prepreg
• aufwendigerer Vakuumaufbau
• Schlauchsystem muss pro Bauteil angepasst werden
• schwierig bei Doppelseitigkeit / Druckformen

Prinzip:

• Fasern werden in festgelegtem Winkel auf einen drehenden Kern „aufgespult“.
• Besonders für rotationssymmetrische Bauteile geeignet.

Ablauf:

1. Trockenfasern: durch Harzbad imprägniert → Harzmenge durch Abstreifer einstellbar
2. ODER:
3. Towpregs (vorgeharzte Fasern): ohne Harzbad, exakte Harzmenge
4. Aufspulen der Fasern unter kontrollierter Spannung und Winkel
5. Aushärtung direkt auf dem Wickelkern (ggf. mit Vakuum)

Wichtige Parameter:

• Harzmenge (für Fasergehalt)
• Fadenspannung:
• zu hoch: Harz wird rausgepresst / Rovings beschädigt
• zu niedrig: schlechte Imprägnierung

Konstruktive Hinweise:

• ±54° ideal für Innendruck (z. B. Tanks)
• Wickelkerne oft teuer/segmentiert
• keine konkaven Geometrien möglich
• Robotergeführte Wickelköpfe → hohe Flexibilität

Vorteile:

• hohe Ablagegeschwindigkeit
• hohe Fasergehalte (bis 70 %)
• hohe Reproduzierbarkeit
• auch dickwandige Strukturen möglich
• auf Baustellen einsetzbar

Nachteile:

• nur rotationssymmetrische Teile
• keine konkaven Formen
• hohe Kosten für Wickelkerne
• keine Faserrichtungen < 15° möglich

Aufbau: Druckbehälter mit Heiz-/Kühlregistern, betrieben mit Luft oder Inertgas (z. B. Stickstoff).

Luftzirkulation:

(Radial-)Gebläse im hinteren Teil -> Luft strömt durch Kanäle zur Tür -> Umleitung -> gleichmäßige Erwärmung (erzwungene Konvektion).

Innendruck: erhöht -> Fasermaterial wird verdichtet.

Effekte der Strömung:

• turbulente Strömung mit lokalen Schwankungen.
• Windschatten- und Totwasserzonen möglich.
• Einfluss auf Aufheizverhalten und Homogenität.

Problem: hohes Gewicht der Formen (z. B. 15 kg CFK in 1,5 t Stahlform).

Schritt 1–2: Zuschnitt und Werkzeugvorbereitung

• Zuschnitt automatisiert, CAD-basiert (z. B. aus CATIA).
• Werkzeug mit Trennmittel beschichten.

Schritt 3: Laminieren

• Lagenweise Auftragen der Prepregs.
• Schutzfolie einseitig entfernen.
• Zuschneiden + Drapieren, z. B. durch Laser unterstützt.
• Faserausrichtung wird beachtet.

Schritt 4: Vakuumaufbau (Bild 62)

• wie beim Handlaminieren.
• Abreißgewebe, Trennfolie, Lochfolie, Saugvlies, Vakuumfolie.
• ggf. zusätzliche Druckstücke zur Oberflächenqualität.
• „no-bleed“: Harzverlust begrenzen.

Schritt 5: Aushärtung im Autoklav (Bild 63–64)

definierter Temperatur- und Druckzyklus:

• Imprägnierungs- / Verpressungsphase: 80–120 °C.
• Härtung: 135–195 °C, 2–7 bar Autoklavdruck.
• Unterdruck im Laminat zur Porenreduktion.

abhängig vom Prepreg (Hot-Melt oder vollimprägniert) und Harzsystem.

Zu schnelles Härten:

• Gelpunkt zu früh → Spannungen durch Wärmedehnung → Verzüge.

Zu langsames / unvollständiges Härten:

• unvollständige Reaktion → reduzierte mechanische Eigenschaften.

Vorteile

• extrem hohe Bauteilqualität.
• volle Flexibilität in Laminatgestaltung.
• geringe Porosität.
• geeignet für große, komplexe Strukturen.

Nachteile

• hoher Personal- und Investitionsaufwand.
• teure Halbzeuge (Prepregs).
• nur eine Seite (Toolingseite) in hoher Qualität.

1.Preforming

• Trockene Fasern (z. B. UD, Gewebe) werden zu 3D-Preforms geformt.
• Formung erfolgt auf separaten Preforming-Werkzeugen.
• Binder wird aktiviert, damit Form erhalten bleibt.

2. Einlegen der Preforms in RTM-Werkzeug

• Preform wird in ein zweiteiliges Werkzeug eingelegt (Unterform + Oberform).
• Je nach Geometrie: zusätzliche Kerne oder Teilbarkeit nötig.
• Dichtkonzept erforderlich (z. B. Dichtschnur).

3. Werkzeug schließen & Dichtheitsprüfung

• Bauteil wird komplett umschlossen.
• Dichtheitsprüfung mittels Vakuum.
• Vorbereitung für Injektion.

4. Einlegen in Presse

• Presse erzeugt Schließkräfte.
• Werkzeug wird auf Injektionstemperatur vorgeheizt (50–135 °C).
• Harzbehälter und Leitungen werden ebenfalls vorgeheizt.

5. Harzinjektion

• Harz wird unter Druck (bis zu 20 bar) injiziert.
• Flussrichtung meist in Faserebene.
• Ziel: vollständige Durchtränkung ohne Race-Tracking.

6. Spülen & Nachdrücken

• Weiteres Einpumpen von Harz nach erstem Austritt (Spülen).
• Verbleibende Luft & Poren werden entfernt.
• Nachdrücken = Kompensation der Schrumpfung.

7. Aushärtung

• Temperatur wird auf Härtetemperatur erhöht.
• Harz härtet unter Druck aus → vernetzter, fester Werkstoff.

Vorteile:

• hohe Gestaltungsfreiheit (Geometrie & Lagenaufbau)
• hohe Fasergehalte (bis 60 %)
• gute Oberflächenqualität auf beiden Seiten
• automatisierbar → weniger manuelle Arbeit
• parallele Prozesse (Preforming & Härten)

Nachteile:

• sehr komplexe und teure Werkzeuge (bes. bei Hinterschneidungen)
• hohe Investitionskosten (Presse, Formen, Heizung)
• Größenbeschränkung durch Werkzeugabmessung

1) Materialzufuhr

• Verwendung von Rovings (trockene, unidirektionale Fasern).
• Optional auch Matten oder Vliese zur Verstärkung.

2) Harzauftrag (Imprägnierung)

• Fasern werden mit Harz durch Injektion oder Harzbad imprägniert.
• Harzverteilung erfolgt in einer Imprägnierzone.

3) Formgebung und Aushärtung

• Fasern durchlaufen ein beheiztes Formwerkzeug.
• Das Harz härtet thermisch aus, während das Profil durchgezogen wird.

4) Abziehen (Pultrusion)

• Ein Zugmechanismus zieht das Profil kontinuierlich durch das Werkzeug.
• Anschließend Sägen (Cutoff Saw) auf gewünschte Länge.

Vorteile

• Sehr kosteneffizient bei Serienproduktion.
• Hohe Fertigungsraten.
• Minimale Abfälle.
• Automatisierbar.

Nachteile

• Komplexer Anlauf: Fasereinzug, Prozessstart aufwendig.
• Höherer Porengehalt als bei RTM, VAP, Autoklav.
• Nur 0°-Faserrichtung → eingeschränkte mechanische Belastbarkeit.
• Keine dünnwandigen oder stark toleranzbehafteten Bauteile möglich.

Definition:

• Duroplastische Formmasse mit Kurzfasern (Vf = 20–30 %, Faserlänge: 6–12 mm).
• Mit Füllstoffen (z. B. Baumwollflocken) zur Dichteverringerung (bis 50 %).

Eigenschaften:

• Sehr zähflüssig/pastös → wie Knetmasse handhabbar.
• Hohe Viskosität → reduzierte Topfzeit (weniger Vorvernetzung nötig).

Fertigungsprozess:

1) BMC in vorgeheizte Presse einfüllen.

• Wärme senkt Viskosität → bessere Fließfähigkeit.

2) Presse schließen → Material wird in Form gepresst.

3) Temperaturerhöhung → Aushärtung in wenigen Minuten.

Definition:

• Ähnlich wie BMC, aber zu plattenförmigem Halbzeug weiterverarbeitet.
• Kurzfaserverstärkt, teils mit 0°, ±45° UD-Anteilen (Vf < 35 %).

Besonderheiten:

• Gewisse Voraushärtung nötig → Materialstabilität vor Verarbeitung.
• Topfzeit meist nur noch ~2 Wochen.

Fertigungsprozess:

1) SMC wird aus Rollen geschnitten.

2) Zuschnitte werden gestapelt und in Presse gelegt.

3) Presse ist vorgeheizt:

• Senkt Viskosität der Matrix → erleichtert Umformen.

4) Presse schließt → Umformung erfolgt.

5) Temperatursteigerung → Aushärtung (typisch: wenige Minuten).

Typische Bauteile:

• Stoßstangen
• Dach- und Türverkleidungen
• Spoiler, Kofferraumklappen (oft mehrteilig verklebt)