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Technische Gewebe/Maschenwaren/ Faserverbund (Fach) / Faserverbund (Milwich) (Lektion)

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• Was ist ein Faserverbundwerkstoff? Ein maßgeschneiderter Werkstoff, der durch anwendungsorientierte Wahl von Fasertyp, Matrixsystem, Flächengebilde und Faserwinkel hergestellt wird. Man kombiniert verschiedenartige Werkstoffe und nützt deren Synergieeffekt
• verwendete Werkstoffe und Komponenten für Faserverbunde und deren Funktion? hochfeste und hochsteife Fasern: für die Kraftübertragung z.B Glas-, Carbon-, Aramid-, Naturfasern oder daraus hergestellte Textilien (Gewebe, Gestricke, Gelege, Vliese, Geflechte Bettungsmasse, Klebstoff "Matrix": für Krafteinleitung in Faser formgebende Kunststoff-, Metall- oder Keramik-Matrix  z.B Duroplast: Polyester-Epoxidharze Thermoplast: PP,PA,PEEK,PI,PEI Metall: Aluminium, Magnesium je mehr Fasern im Bauteil, umso höher die erzielten Festigkeiten und Steifigkeiten
• Welche Vorteile haben Faserverbundwerkstoffe gegenüber anderen Werkstoffen wie Metallen, Standardkunststoffen oder Keramiken? FVW= anisotrope Werkstoffe (richtungsabhängig); Metalle etc.=isotrop Faserverlauf kann so gestaltet werden, dass er mit dem herrschenden Kraftfluss im Bauteil übereinstimmt. hohe Steifigkeit und Festigkeit bei geringem Gewicht mech. Eigenschaften einstellbar durch Faserwinkel (uni-,bi-,multiaxial) Kostenreduzierung durch multifunkt. Bauweise mit weniger Einzelteilen hohes gewichtsbezogenes Energieabsorptionsvermögen einfache, designfreundliche Verarbeitung hohe Dauerfestigkeit, Dämpfungseigenschaften, sehr geringe Materialermüdung sehr gute chem. Beständigkeit geringe Wärmeausdehnung keine elektrische Leitung bei Glasfasern schlechte Wärmeleitung --> hohe Brandsicherheit gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bei geringen Stückzahlen, durch geringe Formkosten Kosteneinsparung, Ressourcen- und Umweltschonung
• Nennen und beschreiben Sie mindestens 8 Nachteile bzw Anforderungen an den Konstrukteur von FVW! Kostenbeurteilung: Metall/Kunststoff/FVW Qual der Wahl: Vielzahl neuer ungewohnter Materialien völlig neue Herstellungs- und Verarbeitungstechniken z.B. Prepreg, Autoklav,Vakuumsack Unsicherheit bzgl. Materialkennwerte: ab wann Bauteil unbrauchbar? umfangreiche neue Prüftechniken: mechanisch, optisch,Dauerfestigkeit,Risse etc... Recycling mitplanen, Stofftrennung, (Altautoverordnung: Naturfaserverbunde) völlig neue Reparaturkonzepte: Kleben, Schäften neue Fügeverfahren (Kleben, Reibschweißen, Laserschweißen) Umweltschutz und Arbeitsplatzsicherheit, MAK-Richtlinien
• Benennen Sie 3 unterschiedliche Faserwerkstoffe und kombinieren Sie diese mit unterschiedlichen Matrixsystemen, bspw. für LRF, Automobil, Windkraft oder Sportgeräte und begründen Sie die Wahl! LRF: Carbon+Epoxidharz hohe spezifische Festigkeit bei geringem Gewicht, gute Schwingungsdämpfung, keine/geringe Materialermüdung, keine Korrosion, chemisch inert, hohes spez. E-Modul (Steifigkeit, kein Durchbiegen) Automobil: Glasfaser+PU Harz (Duroplast) z.B. bei Herstellung von Spoilern: Einarbeitung der Antennen bei LKWs möglich keine Korrosion, geringer Preis gegenüber Carbon, hohe UV-Beständigkeit, wenig Materialermüdung, Glasfasern lassen Funkempfang durch Windkraft: Glasfasern+Harz (Duroplast) hohe spez. Steifigkeit / E-Modul --> keine Durchbiegung oder Schwingung günstiger als Carbon wenig Materialermüdung,hohe UV-Beständigkeit, keine Korrosion Beständigkeit gg. Fäulnis, Pilze, Bakterien, Insekten, Nagetiere Sportgerät: Glasfasergewebe + Epoxidharz, Venylester (Duroplast) hohes spez. E-Modul, billiger als Carbon, UV-beständig, weniger Materialermüdung Bsp. Kickboard aus Hanffasern,Kohlefasergewebe und Polyamid 12 (Thermoplast): billig da subventioniert, gute Festigkeit u. Steifigkeit CO2-neutral,gute textile Verarbeitbarkeit
• Welche Faser/Matrix-Kombinationen werden vorzugsweise eingesetzt für Windkraft, Automobil, LRF + Begründung Windkraft: Glasfaser+ Duroplastmatrix hohes spez. E-Modul (Steifigkeit), kein Durchbiegen, keine Schwingungen GF günstiger als Carbon, geringe Wärmeausdehnung hohe UV-Beständigkeit, keine Korrosion, Unverottbarkeit kaum Materialermüdung, hohe spez. gewichtsbezogene Steifigkeit Automobil: Glasfasern+Duroplastmatrix RIM-Verfahren: sehr schnelles Verfahren Amaturenbrett, Mittelkonsole --> schöne Oberfläche Eigenschaften siehe oben LRF: Carbonfasern+ Duroplastmatrix (Epoxidharz) hohe spez. gewichtsbez. Festigkeit, hohes spez. E-Modul, geringe Dichte, chemisch inert, keine Korrosion, geringe Materialermüdung, gute Schwingungsdämfung
• Welche Kernmaterialen werden in der FVW-technik eingesetzt und welche Aufgaben haben sie? Schaumstoffkern, Holz, Sand, Metalle, Wachs Ziel: Erhöhung der Biegesteifigkeit und Biegefestigkeit! (zwischen 2 Deckschichten eine Kernschicht) z.B. Sandwichstruktur (z.B. auch zur Gewichtseinsparung), Wabenstruktur
• Welche Aufgaben haben Schlichten in der Faserverbundtechnik? Verbesserung der Haftung zur Matrix (Schlichte muss zur Matrix passen) Verbesserung des Fadenschlusses: Schutz gg Abrieb, Verbesserte Reißfestigkeit Verbesserung des allgemeinen Verarbeitungsverhaltens (zwirnen,flechten,weben,laminieren)
• Erläutern Sie den Unterschied zwischen querschnittsbezogener Festigkeit und gewichtsbezogener Festigkeit gewichtsbezogene Festigkeit: N/tex querschnittsbezogene Festigkeit: GPa (Spannung pro Dehnung-->Bei welcher Kraft dehnt sich ein normierter Körper?) Umrechnung: GPa / Dichte = N/tex Bei FVW ist die gewichtsbezogene Festigkeit sehr wichtig bsp. Stahl=0,2N/tex; Carbon=1,9N/tex deshalb Stahl zb nicht im Flugzeug verbaut da viel zu schwer
• Erläutern Sie die Herstellung von FV-Bauteilen mittels Vakuumsack mit Aufbau des Vakuumsacks, Imprägnierung und Konsolidierung für "trockene" Textilien mit Harz-Infiltrierung Aufbau von unten nach oben: Form mit Trennmittel (verhindert Ankleben des Laminats) Laminatstapel aus trockenen Textilien + evtl. Kern Abreißgewebe ( um nach Aushärten den Vakkumsackaufbau zu lösen) Lochfolie (damit HArz an Textil dringt) Verteil-Gewirk (damit Harz verteilt wird) über allem drüber: Vakkumsack+Dichtband zum abdichten Vakkumstutzen zur Luftabsaugung rechts oben Harzbehälter links mit Zuführungsstutzen (Einsaugen des Harzes mittels Vakuum) Vorgang: durch Vakuum wird schädliche Luft aus trockenem Textilstapel entfernt Harz wird wird mittels Vakuum durch Aufbau gesogen Harz läuft entlang des Verteilgewirks und tränkt Laminat durch Lochfolie und Abreisgewebe hindurch Aushärtung bei Raumtemperatur ca 24h oder im Ofen um Zeit zu verkürzen Vorteile:noch weniger Lufteinschlüsse (Mikrorisse), weniger Styroldämpfe, bessere Durchtränkung,bessere Struktur, Harzersparnis
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• Erläutern Sie die Herstellung von FV-Bauteilen mittels Vakuumsack für Prepreg-Aufbau und Konsolidierung für hochwertige LRF-Bauteile =Vakuumsack+Autoklav-Technik Aufbau von unten nach oben: Form mit Trennmittel (damit Laminat nicht anklebt) Laminatstapel aus mehreren Duroplast Prepregstapeln (auf Faserwinkel achten, je nach Kraftausrichtung) Abreißgewebe ( zum Ablösen des Vakuumsackaufbaus vom Laminat) Lochfolie+Saugvlies (überschüssiges Harz fließt durch und wird vom Vlies augesogen) oder andere Variante mit harzundurchlässiger Membran Vakuumfolie+Dichtungsband+Vakuumpumpe Konsolidierung im Autoklav: Autoklav erzeugt Druck von weiteren 8bar (1bar Vakuumsack) auf Vakuumstapel Autoklav wird beheizt: schnellerer Harzfluss+Aushärtung Vorteile: bessere Komprimierung/ Verfestigung und Entlüftung des Laminatstapels dadurch Bessere Benetzung der Fasern mit Matrix und verbesserte Abformung der Form aufs Laminat durch Temp. schnellerer Harzfluss+Aushärtung bessere Austreibung der schädlichen Luft
• Nennen Sie je 3 Vor-und Nachteile der Autoklav-Technik Vorteile: kontrollierte Temperatur-und Druckführung möglich (steile Winkel und Hinterschneidungen) hohe Gestaltungsfreiheit geringe Werkzeugkosten Nachteile: hohe Anlagenkosten sehr personalintensiv lange Zykluszeiten
• Beschreiben Sie die 4 Verfahren der thermoplastischen Faser-Imprägnierung! Thermoplast-Pulverimprägnierung von UD Gelegen und Textilien UD-Gelege u. Textilien laufen über Walzen in ein Wirbelbett (Ultraschall) mit Polymerpulver Pulver wird über Heizstrecke auf Textil fixiert, läuft dann über Kalanderwalzen und wird zum Prepreg aufgewickelt Vorteil: muss nicht gekühlt werden, endlos lagerbar Nachteil: Wirbelbett=Energie, nicht UV-beständig Lösungsmittelimprägnierung Gewebe-Rovingspule wird über Walzen in Polymerlösung getaucht über Andruckrollen weiter in den Trocknungsofen wo Lösungsmittel verdampft imprägniertes Gewebe/Roving läuft zwischen 2 Trennfolien, welche über Andruckrollen angepresst werden und wird zu Prepreg aufgewickelt Vorteil: hohe Produktionsgeschwindigk. da niedrige Viskosität d. Polymerlsg., Lösungsmittel dringt besser in Faser als Pulver Nachteil: aufwendiger Trocknungsprozess,hohe Anlagekosten, Umweltbelastung Hybridgarntechnik Verstärkungsfasern (Glasfasern) und Thermoplastfasern (PP,PA) werden durch Luft vermischt Hybridgarn wird verwoben oder verflochten zu Hybridgarngewebe Vorteil: sehr innige Vermischung von Fasern und Matrix, sehr gute textile Verarbeitbarkeit Thermoplastfolie und Doppelbandpresse Thermoplastmatrix liegt als Folie vor und wird auf Gelege/Gewebe aufgelegt beide Schichten laufen zwischen 2 Teflonschutzfolien durch eine Doppelbandpresse, welche zuerst beheizt und dann gekühlt ist TP schmilzt auf und wird in Textil eingearbeitet und durch kühlen fixiert Teflonschutzfolie wird wieder aufgewickelt Prepreg wird mittels Schlagschere zu Organoblech mit Endlosfasern verarbeitet
• Erläutern Sie die Verfahren zur Herstellung von duroplastischen Endlosfaser-Prepregs Harzbadimprägnierung Vorlage z.B. UD-Fasergelege oder Bandgewebe werden in Harzbad getränkt (Matrix) abquetschen für definierte Menge und besseres Eindringen getränkte textile Strukturen werden beheitzt: Vorvernetzung (nicht mehr flüssig;Honig) sofortiges Abkühlen, aufrollen und lagern bei -18 Grad (sonst härtet Harz aus) Imprägnierung über Trägerpapier mit Harzfilm Endlosfasern laufen über Kamm zwischen Traägerpapier mit Harz und Schutzpapier und werden imprägniert anschließende Kühlung damit Harz nicht aushärtet Schutzpapier wird wieder abgezogen und Prepreg aufgewickelt mit Randbeschnitt lagern bei -18 Grad, trotzdem nur 6 Monate brauchbar
• SMC-Verfahren beschreiben =Duroplastimprägnierte Schnitt-Glasfaser-Wirrvliesprepregs SMC=Sheet Moulding Compound Endlosglasfaserroving wird geschnitten Fasern fallen auf Trägerfolie auf die Harzpaste aufgerakelt ist zweite Trägerfolie mit aufgerakeltem Harz wird über die GF gelegt Folie-Fasern-Folie laufen durch Walkstrecke und werden dort beheizt und anschließend gekühlt damit es nicht weiter aushärtet Aufrollen der SMC-Prepregs und lagern bei -18°C (6 Monate haltbar)
• Erklären Sie die Verarbeitung des SMC Prepregs zum Bauteil mit SMC Presstechnik Vorgang: 2-teiliges Werkzeug (Oberform+Unterform) --> beheizt ca. 150°C Einlegen der geschnittenen Stücke von Prepregrolle in Presse füllt Form selbst aus; kann fließen da kurze Fasern Pressen mit 5-10 MPa Druck Aushärte-/Vernetzungszeit: 300 sec --> Oberflächenquali sehr gut (ganz glatt) Einsatzgebiet: Elektrokasten Bauteile für Automobil Spoiler für LKW: Einarbeitung von Antennen möglich
• GMT-Verfahren beschreiben Herstellung von Schnittglasfasermatten-Vlies durch Vernadelung von geschnittenen Glasfaserrovings Tränkung der Wirrvliesmatten mittels Thermoplastschmelzfolien in der Doppelbandpresse Thermoplastfolie als Matrix auf Glasnadelvlies geschichtet läuft zwischen 2 Teflonschutzfolien durch Doppelbandpresse, wo erst beheizt (TP schmilzt, tränkt Fasern) und dann gekühlt (verfestigt TP wieder) wird Aufwickeln der Teflonschutzfolie schneiden des entstandenen Organoblechs GMT-Thermoplast-Presstechnik Organoblech in Form des Bauteils schneiden Plastifizierung im Umluftofen bei 200°C heiße Teile werden durch Einlegevorrichtung in die gekühlte Presse gelegt (geschnittene Glasfasern können fließen und verteilen sich in Form) Presse bis 20MPa, 50-80°C, 20-120 sec CNC-Nachbehandlung um Grate zu entfernen Anwendung: z.B. Fechthelm (schlagzäh) oder Automobilteile
• Vergleich SMC mit GMT siehe Tabelle Skript
• Nennen und beschreiben Sie Werkstoffe, Parameter, Vorgang und Werkzeuge zur Herstellung eines RTM-Bauteils (z.B. Fahrradrahmen) RTM=Resin Transfer Molding Werkstoffe:  Textilien: Gewebe, Multiaxialgelege, Glasfaservliese Matrix: ungesättigtes Polyesterharz (Epoxid, Vinylester) Vorgang/Parameter/Werkzeuge: Preforming herstellen: Zuschneiden und Drapieren von Textilien mit Bindevliesen oder -sprays auf einen gefräßten Schaumstoffkern Einlegen des Preforms/trockene Textillagen in mit Trennmittel behandelte Form und schließen des Werkzeugs Harzinjektion (3-8 bar) in beheizte Form (80-200°C) Aushärten lassen und Entnehmen Kantenbearbeitung: Fräsen, Laser, Wasserstrahl Zykluszeit: 5-40 min (lang), ca. 12000 Teile/Jahr (1-Schicht)
• Nennen und beschreiben Sie Werkstoffe, Parameter, Vorgang und Werkzeuge zur Herstellung eines RIM-Bauteils RIM: Reaction Injection Molding (schneller als RTM) Werkstoffe:  S-Rim: Langfasern/Endlosfaservlies z.B. Glasfaservlies R-Rim: Kurzfasern Matrix: hochreaktive 2 Komponenten Polyurethanharze S-RIM =(Structural RIM)- Endlos-bzw Langfasern in Form von Vliesen Langfasermatte:Glasfaservlies in Form legen und schließen mittels Hochdruckpumpe die 2 einlaufenden Komponenten (Isocyanat+Polyol ) zu PU-Harz mischen Harzinjektion in beheizte Form (60-70°C): Druck bis 30 bar Aushärten lassen, Bauteil entnehmen, Kanten bearbeiten Zykluszeit: ca. 1min R-RIM=Reinforced RIM-Kurzfasern) es wird keine Endlosmatte in die Form gelegt Schnittkurzfasern werden mit dem Polyol vermischt und mittels Hochdruckpumpe mit dem Isocyanat gemischt Harz-Fasergemisch wird mit 10 bar in die Form injiziert und härtet dort aus Einspritzzeit und Zykluszeit sehr gering
• Was ist das VA-RTM-Verfahren (Unterschied zum RTM)? Wie RTM Unterschied: Zur Beschleunigung der Imprägnierung und für höhere Fasergehalte wird RTM Werkzeugkavität mit Unterdruck beaufschlagt (Vakuum). Sehr genaue Temperatur und Unterdruckführung notwendig, sonst wird Siedepunkt des Harzes überschritten --> Dampfblasen
• Vergleich RTM und RIM bzgl. a)Ausgangsmaterial, b) Formgebung und Verfestigung, c) Anwendungsgebiet und Bauteileigenschaft RTM: a) Textilien (Gewebe, Gelege, Vliese); Matrix: Epoxidharze,Venylester b) 2-teiliges Werkzeug teilw. aufwendig verschraubt, bis 2,5 bar (zu hoher Druck würde Textillagen verschieben); 80-200°C, Zykluszeit 5-30 min c) strukturelle tragende Bauteile z.B. Tennisschläger, Fahrradrahmen S-RIM: a) Textil:Endlos-/Langfasern in Form von Vliesen;Matrix: hochreaktive 2-Komponenten Polyurethanharze-Isocyanat+Polyol b) 2-teiliges Werkzeug, oftmals Ober-und Unterform in Presse integriert, bis 30 bar, 60-70°C, Zykluszeit ca 1min c) semi-strukturelle, wenig tragende Bauteile oder auch nur Verkleidungsbauteile R-RIM: a) Textil: Kurzfasern; Matrix: wie S-RIM b) Werkzeug und Parameter wie S-RIM c) Kurzfasern: Bauteile, die niedrig belastet werden, Verkleidungsbauteile z.B. Mittelkonsole, Heckablage
• Erläutern Sie die verschiedenen Verfahren der Duroplastpultrusion! Pultrusion=kontinuierliche Herstelltechnik für Endlosfaserverstärkte Profile Imprägnierung über Imprägnierbad Verstärkungsfasern oder Textilien werden in Imprägnierbad (Harz) getränkt kommen in ein beheiztes Form-Werkzeug (ab Gelpunkt härtet die Matrix) ausgehärtetes Profil wird kontinuierlich abgezogen Säge zerteilt Profile Imprägnierung über Harzdirekteinspritzung ins Werkzeug Verstärkungsfasern oder Textilien werden vorverformt kommen ins beheizte Form-Werkzeug hier wird Harz injeziert mit 4-6 bar danach kontinuierliches Abziehen und Zerteilen durch Säge Verwendung von unidirektionalen oder Duroplast-Gewebe-Prepregs
• Erläutern Sie die verschiedenen Verfahren der Thermoplastpultrusion! Pultrusion=kontinuierliche Herstelltechnik für endlosfaserverstärkte Profile Bei Thermoplasten: Bandtränkung durch hohe Viskosität von TP-Schmelze nicht möglich) Einsatz von Hybridfäden bzw. Hybridtextilien Hybridfäden/-textilien laufen in beheizte Form ein --> TP Matrix schmilzt auf Kühlung: TP-Komponente erstarrt Profil wird über Raupenabzug kontinuierlich abgezogen und mit Säge zerteilt Einsatz von Hybridfasern/-textilien mit zusätzlicher Injektion der Thermoplastschmelze ins Werkzeug mit Extruder: 15-20 bar Prepregbändchen (höhere Drücke nötig)
• Nennen Sie Pultrusionsprodukte hauptsächlich Profile Trägersäulen Skistöcke MAsten Begrenzungspfosten
• Erläutern Sie das Wickelverfahren Direktverarbeitungsverfahren Techniken bei denen Bauteil durch den Prozess annähernd un seiner vorgesehenen Form entsteht keine Umformung DP-Matricen werden mit Vakuumsack oder Injektionsverfahren eingebracht und konsolidiert TP-Matrizen können direkt im Prozess aufgeschmolzen werden Prinzip: ein oder mehrere Fäden auf einen sich drehenden Kern wickeln (Form: z.B Zylinder,Kegel,sphärisch,Kugel,Ellipse,Sandwich) können auch Kerne sein (Sand,Wachs,Schaumstoff) --> Parallel-oder Kreuzwicklung --> Kürzeste Verbindung zw. 2 Punkten einhalten sonst verrutschen Fadenlagen Duroplast (Nasswickel)Technik: Rovings von Spulenständer abziehen durch Tränkbad direkt tauchen oder indirekt nur auf Walzenoberfläche Roving wird von Fadenleger auf den sich drehenden Kern abgelegt Thermoplast-Wickeltechnik: Materialvorrat: Hybridtextilien,Organobleche,Glasmattenthermoplaste wird durch Vorheizstrecke geführt Material wird auf beheizte Wickelwalze gewickelt zusätzliche Wärmequelle von oben (Heißgas, IR, LAser, Flamme) verbindet obere Lagen mit Unteren durch aufschmelzen des TP Andruckrolle presst von der Seite mit bestimmtem Druck
• Einsatzgebiete des Wickelverfahrens Druckspeicher,Druckleitungen,Wasser-Ölpipelines Transportwalzen Rohrleitungen Behälter Sprunglatten
• Beschreiben Sie das DLFT-Verfahren und nennen Sie Ausgangswerkstoffe, Verfahrensparameter und Einsatzgebiete Lang-Faser-Thermoplaste-Direkteinzug arbeitet mit 3 Extrudern: 2 Speiseextruder, 1 Hauptextruder Extruder 1: Thermoplastgranulat und Füllstoffe werden intensiv gemischt --> Originalmaterial PP+Additive (Weichmacher z.B.) Extruder 2: recycliertes, geschreddertes GFK mit TP-Matrix Extruder 3: Glasrovings werden durch Extruderbewegung eingezogen: durch Scherkräfte im Förderspalt zerreissen die Multifilamente es folgen der Warmhalteofen und die Thermoplastpresse (gekühlt) Vorteile gg. GMT: recyceltes Material nutzbar, keine Vernadelung nötig aber nicht so fest! Einsatz: Bauteile für Automobil, PKW-Front-End, Armaturentafel
• In welchen Richtungen werden die Fasern gelegt bei der Herstellung von a) biegebelasteten Windkraftflügeln b)torsionsbelasteten Kupplungen zwischen Motoren und Getriebe und c) Behälter unter Innendruck? a) multiaxial b) multiaxial c) biaxial
• In welchen Richtungen werden die Fasern gelegt bei der Herstellung von a) biegebelasteten Windkraftflügeln b)torsionsbelasteten Kupplungen zwischen Motoren und Getriebe und c) Behälter unter Innendruck? a) multiaxial b) multiaxial c) biaxial
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• Nennen und beschreiben Sie die Verfahren der Vliesverfestigung mechanische Verfestigung Nadeln mit Widerhaken oder Hochdruck-Wasserstrahlen treiben einen Teil der Fasern in das Vlies -> Verankerung der Fasern im Vliesinneren Prozessgestaltung: Nadeldichte, Einstichzahl, Einstichtiefe Nadelfeinheit: abhängig von Faserfeinheit Nadelausführung: Vielzahl von Nadelformen, Anordnungen und Kerbformen chemische Verfestigung verkleben der Fasern durch Bindemittel (bis 20% der Gesamtmasse) Anlösen der Faseroberfläche z.B bei PA mit Ameisensäure (darf Eigenschaften des Vlieses nicht beeinflussen) Eigenschaften der Binde-u. Lösemittel: hohe Ergiebigkeit, minimale Konzentration, große Adhäsion zum Fasermaterial thermische Verfestigung bei thermoplastischen Chemiefasern möglich Idealfall: Fasern verkleben an den Kreuzungsstellen in punktförm. Verbindungen hohe Festigkeit ohne zus. Binder z.B. bei leichten Vliesen
• Nennen und beschreiben Sie die Verfahren zur Vliesbildung mechanisch Vorlage über Wiegekastenspeiser oder Bandwaage Eine Krempel (oder Karde bei Kurzfasern) erzeugt einen dünnen Faserflor (zu dünn) deshalb Kreuzleger legt so viele Faserflorlagen übereinander wie für Endgewicht notwendig und dreht Flor um 90° Verfestigung aerodynamisch für Vliese mit gleichmäßigen Festigkeiten in allen Richtungen sehr gut gereinigtes und vorgeöffnetes Material wird von Reißwalze bis zur Einzelfaser aufgelöst Fasern werden einem Luftstrom zugeführt, legt sie auf Siebtrommel ab wirrgelegtes Faservlies wird weitertransportiert, muss verfestigt werden durch perforierte Trommel wird Luft abgezogen und wieder in Kreislauf geführt hydrodynamisch Fasern mit Wasser in Pulper mischen Ablage der Fasern auf wasserdurchlässiges Sieb -> Vliesbildung gleichmäßige, dichte Vliese möglich mit kurzen Fasern Vlies muss getrocknet werden (Energieaufwand) Spinnvlies Aus Endlosfilamenten hergestellte Spinnvliese Spinnmasse durch Extruder gepumpt mittels Luftstrom werden extrudierte Filamente auf einem luftdurchlässigen Siebband mit Luftabsaugung gelegt: Weitertransport und Verfestigung Aus Kurz-/Langfasern hergestellte Melt-Blown-Vliese Spinnmasse durch Extruder Polymermasse in der Mitte von li u. re. Heißluft mit hoher v: Kurz- u Langfasern entstehe enden mittels Luftstrom auf luftdurchlässigen Sieb mit Luftabsaugung
• Erläutern Sie den HErstellungsprozess eines Vlieses für die Abgasreinigung von Kraftwerken bzgl. Anforderungen, MAterial, Vliesbildung,-verfestigung und Nachbehandlung Anforderung best. flächenbez. Masse (hoch), Luftdurchlässigkeit, großes Porenvolumen, Reißfestigkeit,Reißdehnung, tempbest., Säure-und Hydrolyseschutz durch aggressive Gase Material: Aramid schmilzt nicht, tropft daher nicht ab (unter Hitze); Einsatztemp. 200°C bis 230°C, bei Temp über 300°C zersetzt es sich Vliesbildung: mechanisch durch Krempel und Kreuzleger Vliesverfestigung: vernadeln (thermisch nicht möglich, Aramid schmilzt nicht; chem. Binder bei hoher Temp aufgelöst) Nachbehandlung: Aramid nicht Säure und Hydrolysebest. daher Säureschutzausrüstung nötig!
• Herstellungsprozess eines hochwertigen Vliesteppichs bzgl. Anforderungen, Material, Vliesbildung u. -verfestigung, Nachbehandlung Anforderungen: strapazierfähig, scheuerbest., isolierend, wenig anschmutzend, pflegeleicht, gutes Erholungsvermögen, kostengünstig Materialauswahl: PA:hohe scheuerbeständigkeit Wolle: vermindert elektrostat. Aufladung, weicher Griff Vliesherstellung: 3 Lagen (obere=pflegeleicht, wenig anschmutzbar, gutes Erholungsverm.,strapazierf.), mittlere und untere: isolierend und kostengünstig alle Lagen werden einzeln Vliesverfestigung mechanisch-> Nadeln mit Widerhaken, zuerst einzelne Vliese vernadeln, dann durch Envernadelung verbinden, oberste LAge liegt auf Bürstenband: Textiles Aussehen des Teppichs Nachbehandlung Vollbadimprägnierung: Oberfläche glatt und verschleißfest, Bindemittel darf nicht kleben UV-Schutz: da PA nicht beständig Rückseite: Pflatschen mit Gummischicht: Rutschfestigkeit
• Erläutern Sie die Anforderungen an ein Vlies für eine Hutablage im Auto, und den Herstellungsprozess mit Material, Vliesbildung,-verfestigung, Nachbehandlung Anforderung: preiswert, gut Lichtecht,Hitzebeständig bis 150°C Trockenhitze, Kältebest. bis -40°C ohne zu verspröden, schwer entflammbar, gut färbbar Material: PET Färben mit Dispersionsfarbstoffen, hohe Lichtechtheit, genügende Hitze-und Kältebeständigkeit, relativ preiswert Vliesbildung: mechanisch mit Krempel und Kreuzleger Vliesverfestigung: mechanisch, Nadeln mit Widerhaken Nachbehandlung: UV-Schutz, Flammschutz
• Begründen Sie den Einsatz eines Autoklaven in Faserverbundtechnik Autoklav erzeugt zum Vakuumsack zusätzlichen Druck von 8 bar  bessere Komprimierung/ Verfestigung und Entlüftung des bspw. Laminatstapels (vorhandene Luftbläschen so klein gedrückt, dass sie keine Mikrorisse bilden können) bessere Benetzung der Fasern mit Matrix, bessere Abformung der Form geringe Werkzeugkosten Autoklav beheizt: schnellerer Harzfluss, schnelleres Aushärten hohe Gestaltungsfreiheit, gute Oberfläche, komplexe Geometrien Faserorientierung gezielt möglich, Schaumkerne einlegen möglich Einsatz: v.a. hochwertige Produkte in LRF
• Beschreiben Sie die Herstellung eines Faserverbundbauteils mittels Faserspritzen Sprühen eines PU-Glasfaser-Gemischs auf eine Pressform die PU-Einzelkomponenten werden im Mischkopf gemischt schräge Wände können sicher mit Fasern belegt werden, da Schnittglasfasern (20-40mm) in den PU-Strahl optimiert zudosiert werden Glasfasermenge während des Füllens stufenlos veränderbar: für Stellen mit hoher Beanspruchung Einsatz: Kofferraumböden, I-Tafeln, Türverkleidungen, Flugzeug-Gepäcktüren
• Nennen Sie die Vor-und Nachteile der unterschiedlichen Gewebebindungen und leiten Sie aus den Nachteilen die Vorteile der Multiaxialgelege ab Leinwand: gute Verschiebefestigkeit,schlecht Drapierbarkeit, schlechte Festigkeit/Steifigkeit, Einsatz für flache Bauteile Köper: mittlere Verschiebefestigkeit, mittlere Drapierbarkeit und mittlere Festigkeit/Steifigkeit, Einsatz für schwach gekrümmte Bauteile Atlas: schlechte Verschiebefestigkeit (Flottungen), gute Drapierbarkeit, gute Festigkeit/Steifigkeit (weniger Ondulation), für sphärische BT Multiaxialgelege Vorteile: bei LW schlechte Festigkeit wegen Ondulation, Faden nicht gestreckt im Gewebe, kann nur in Faserzugrichtung Kräfte aufnehmen Multiaxialgelege keine Ondulation da Fäden gerade nebeneinander, keine Strukturdehnung nur Materialdehnung --> höhere Festigkeit/Steifigkeit Atlas schlechte Verschiebefestigkeit, Bauteile sorgfältig formen dass Fäden nicht verrutschen MAG mehrere Schichten mit untersch. Faserwinkeln aufeinander, mittlere Schichten durch obere geschützt, können nicht so leicht verschoben werden

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