TÄTIGKEITSBERICHT 2006 - Cetex Institut für Textil
TÄTIGKEITSBERICHT 2006 - Cetex Institut für Textil TÄTIGKEITSBERICHT 2006 - Cetex Institut für Textil
KETTFADENGELEGEBILDUNGSEINRICHTUNG Anwendung und wirtschaftliche Bedeutung Aus den Ergebnissen des ProInno II KF-Projektes ergeben sich folgende Möglichkeiten für die Verwertung von Ergebnissen bzw. Teilergebnissen: • Für die klassische Anordnung von Einzelspulen mit Tangentialabzug zum Eintrag einer 0°- Lage ergeben sich energiesparende Einzellösungen, die vor allem beim Anwender zu Kostenvorteilen führen. • Desgleichen lassen sich ebenfalls für die Bereitstellung von Karbonbändern für den Eintrag in Winkellage Teillösungen übernehmen. Die intermittierende Arbeitsweise, bedingt durch den endlichen Bandeintrag, kann mit einer direktelektrisch beheizten Aufwärmzone so unterstützt werden, dass vermeidbare Bandüberhitzungen verringert werden. • Der Eintrag von Scheibenspulen in Winkellage in der derzeit verfügbaren Qualität könnte, bedingt auch durch die Gestaltung der Fixiermittel (Nadelfelder) und die Arbeitsweise mit endlichem Schusseintrag, möglich sein. Damit würde der Aufwand bei der MD-Gelegebildung reduziert werden, der Platzbedarf gesenkt und die Bedienung vereinfacht. Die Lösung zur Verarbeitung von Karbonfasern zu trockenen, multidirektionalen Gelegen mit Vorrichtungen für eine quasiisotrope Faserlagenanordnung bietet eindeutige Kostenvorteile und rechtfertigt eine konsequente Weiterentwicklung dieser Technik. Besonderer Bedarf besteht für großflächige Bauteile im Flugzeugbau, wo z. B. für Tragflächen auf eine 0°-Lage über eine große Länge besonderer Wert gelegt wird. Weitere Schwerpunkte für eine Umsetzung der Entwicklungstätigkeit ergeben sich im Automobilbau. Fahrzeugbauer mit Premiumanspruch benötigen hochfeste und dimensionsstabile Fahrzeugstrukturen, die zusätzlich massearm bauen. Damit können die Grenzen der Fahrdynamik neu definiert werden und gleichzeitig die Verpflichtung zum reduzierten Kraftstoffverbrauch eingehalten werden. 24 Bild 2: Tangentialabzug mit Heizung Bild 3: Anlage zur Herstellung von Scheibenspulen (Fa. TEMA, Italien) Cetex gGmbH – Tätigkeitsbericht 2006
HYBRIDSTRUKTUREN Projektleiter: Dipl.-Ing. Jan Grünert Laufzeit: 06/04 – 05/06 Ausgangssituation Endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundbauteile sind durch eine Verstärkung der Kunststoffmatrix mit textilen Flächengebilden aus Verstärkungsfasern in Form von Geweben, Gelegen, Geflechten bzw. durch die Verstärkung mit abgelegten Einzelfäden oder Fadenscharen gekennzeichnet. Durch die gezielte Anordnung bzw. Ablage der Verstärkungsfäden entlang des Kraftrichtungsverlaufes wird eine belastungsgerechte Gestaltung bzw. Konstruktion des Bauteils ermöglicht. Thermoplastische endlosfaserverstärkte FKV- Werkstoffe lassen somit eine gezielte Verstärkung im Sinne des Faserverbundleichtbaus zu. Auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik zur Herstellung thermoplastischer, endlosfaserverstärkter Halbzeuge existieren je nach Einsatzfeld eine ganze Reihe von Möglichkeiten und Ansätzen. Grundlegend gehen die Verfahren zur Herstellung endlosfaserverstärkter thermoplastischer Faserkunststoffverbunde jedoch von der direkten Imprägnierung der Verstärkungsfasern aus. Forschungsziel Ziel des FuE-Vorhabens war die Entwicklung eines Hybridwerkstoffes zur Herstellung von Faserverbundhalbzeugen für die Bauteilherstellung, durch Verbinden gerichteter Verstärkungsfasern mit einer thermoplastischen Matrix in einem kontinuierlichen Verfahren mit folgenden Einzelzielen: • Untersuchungen zu den Verfahrensbedingungen, zu den technologischen Parametern sowie zur technischen Umsetzung • Entwicklung und Realisierung einer technischen Umsetzung zur erarbeiteten Herstellungstechnologie • Ermittlung von Materialkennwerten für die nach dem zu entwickelnden Verfahren hergestellten Faserverbundhalbzeuge Forschungsergebnis Im Vorhaben wurden folgende Einzelergebnisse erzielt: • Schaffung der Verfahrensgrundlagen auf Basis der durchgeführten Grundlagenuntersuchungen zu den erforderlichen Ausgangsmaterialien, Verfahrensbedingungen und Prozessparametern • Entwicklung und Aufbau einer versuchstechnischen Anlage zur Herstellung des Hybridmaterials • Herstellung von Hybridmaterial und Faserverbundhalbzeugen als Probematerial für Materialuntersuchungen • Durchführung umfangreicher mechanischer Materialversuche zu den aus dem entwickelten Hybridmaterial hergestellten Faserverbundhalbzeugen Im Gesamtergebnis wurden die Voraussetzungen für ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Hybridmaterials geschaffen sowie die grundlegenden Problemkreise bei der weiteren Bearbeitung des Themas abgegrenzt. Es stehen sowohl Hybridmaterial als auch daraus hergestellte Faserverbundhalbzeuge für weitere Untersuchungen zur Verfügung. Darüber hinaus wurde eine Versuchsanlage für die Fortführung der FuE- Arbeiten für weitergehende Untersuchungen entwickelt, gefertigt und in Betrieb genommen. Bild 1: Versuchsanlage zur Herstellung von Hybrid- material Cetex gGmbH – Tätigkeitsbericht 2006 25
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HYBRIDSTRUKTUREN<br />
Projektleiter: Dipl.-Ing. Jan Grünert Laufzeit: 06/04 – 05/06<br />
Ausgangssituation<br />
Endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundbauteile<br />
sind durch eine Verstärkung der Kunststoffmatrix<br />
mit textilen Flächengebilden aus Verstärkungsfasern<br />
in Form von Geweben, Gelegen,<br />
Geflechten bzw. durch die Verstärkung mit abgelegten<br />
Einzelfäden oder Fadenscharen gekennzeichnet.<br />
Durch die gezielte Anordnung bzw. Ablage<br />
der Verstärkungsfäden entlang des Kraftrichtungsverlaufes<br />
wird eine belastungsgerechte Gestaltung<br />
bzw. Konstruktion des Bauteils ermöglicht.<br />
Thermoplastische endlosfaserverstärkte FKV-<br />
Werkstoffe lassen somit eine gezielte Verstärkung<br />
im Sinne des Faserverbundleichtbaus zu.<br />
Auf dem Gebiet der Verfahrenstechnik zur Herstellung<br />
thermoplastischer, endlosfaserverstärkter<br />
Halbzeuge existieren je nach Einsatzfeld eine ganze<br />
Reihe von Möglichkeiten und Ansätzen. Grundlegend<br />
gehen die Verfahren zur Herstellung endlosfaserverstärkter<br />
thermoplastischer Faserkunststoffverbunde<br />
jedoch von der direkten Imprägnierung<br />
der Verstärkungsfasern aus.<br />
Forschungsziel<br />
Ziel des FuE-Vorhabens war die Entwicklung eines<br />
Hybridwerkstoffes zur Herstellung von Faserverbundhalbzeugen<br />
<strong>für</strong> die Bauteilherstellung, durch<br />
Verbinden gerichteter Verstärkungsfasern mit einer<br />
thermoplastischen Matrix in einem kontinuierlichen<br />
Verfahren mit folgenden Einzelzielen:<br />
• Untersuchungen zu den Verfahrensbedingungen,<br />
zu den technologischen Parametern sowie<br />
zur technischen Umsetzung<br />
• Entwicklung und Realisierung einer technischen<br />
Umsetzung zur erarbeiteten Herstellungstechnologie<br />
• Ermittlung von Materialkennwerten <strong>für</strong> die<br />
nach dem zu entwickelnden Verfahren hergestellten<br />
Faserverbundhalbzeuge<br />
Forschungsergebnis<br />
Im Vorhaben wurden folgende Einzelergebnisse<br />
erzielt:<br />
• Schaffung der Verfahrensgrundlagen auf Basis<br />
der durchgeführten Grundlagenuntersuchungen<br />
zu den erforderlichen Ausgangsmaterialien,<br />
Verfahrensbedingungen und Prozessparametern<br />
• Entwicklung und Aufbau einer versuchstechnischen<br />
Anlage zur Herstellung des Hybridmaterials<br />
• Herstellung von Hybridmaterial und Faserverbundhalbzeugen<br />
als Probematerial <strong>für</strong> Materialuntersuchungen<br />
• Durchführung umfangreicher mechanischer<br />
Materialversuche zu den aus dem entwickelten<br />
Hybridmaterial hergestellten Faserverbundhalbzeugen<br />
Im Gesamtergebnis wurden die Voraussetzungen<br />
<strong>für</strong> ein Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen<br />
Hybridmaterials geschaffen sowie die<br />
grundlegenden Problemkreise bei der weiteren<br />
Bearbeitung des Themas abgegrenzt. Es stehen<br />
sowohl Hybridmaterial als auch daraus hergestellte<br />
Faserverbundhalbzeuge <strong>für</strong> weitere Untersuchungen<br />
zur Verfügung. Darüber hinaus wurde eine<br />
Versuchsanlage <strong>für</strong> die Fortführung der FuE-<br />
Arbeiten <strong>für</strong> weitergehende Untersuchungen entwickelt,<br />
gefertigt und in Betrieb genommen.<br />
Bild 1: Versuchsanlage zur Herstellung von Hybrid-<br />
material<br />
<strong>Cetex</strong> gGmbH – Tätigkeitsbericht <strong>2006</strong><br />
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