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Konstruieren mit Faserverbundwerkstoffen (Fach) / Fertigungsverfahren (Lektion)

Entsprechende Fragen aus der Fragensammlung

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  • Listen Sie sechs Herstellverfahren für Faserverbundwerkstoffe auf. - Handauflegeverfahren- Faserspritzverfahren- Prepregverfahren- Autoklavverfahren- Vakuuminfusionsverfahren- Pultrusionsverfahren- Wickelverfahren
  • Welche Vorteile hat das Vakuuminfusionsverfahren gegenüber dem Handauflegeverfahren? - besseres Ergebnis (weniger Lufteinschlüsse, Qualität hängt weniger vom Personal ab)- hohe Reproduzierbarkeit- größere Produktivität- weniger Umwelt- und Gesundheitsbelastung- Höherer Faservolumenanteil möglich- allseitig glatte Oberfläche
  • Nennen Sie 5 typische Prozessschritte bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen - Fasern ablegen in Form- Harz aufbringen- Überschüssiges Harz entfernen- Harz aushärten- entformen- Abschlussarbeiten (zB besäumen)
  • Welche Vorteile hat das Prepregverfahren gegenüber dem Handlaminierverfahren? - genauere Faserorientierung der Lagen zueinander möglich- einfachere Verarbeitbarkeit- Zeitersparnis- geringere Umwelt- und Gesundheitsbelastung
  • Beschreiben Sie das Prepreg-Verfahren. - Fasern werden vorimpregniert (Harz angehärtet, nicht flüssig, leicht klebrig)- Ablegen der vorgetränkten Schichten in Form- konsolidieren (Vakuum und/oder Überdruck)- härten (Temperatur und Druck)
  • Erklären Sie das Schmelzharzimpregnierverfahren für Prepregs. - Harz auf Trägerfolie (bei 60°-90° C)- Imprägnierung der Fasern mit Walzen (beheizt, Anpressdruch)- Abkühlen und aufrollen (mit Schutz- und Trennfolien)- luftdicht verpacken (Vakuum besser)- tief gekühlt lagern
  • Erklären Sie das Lösungsmittelimpregnierverfahren für Prepregs. - Harz-Härter Gemisch heiß härtend- erforderliche Viskosität durch Lösungsmittelzugabe- Lösungsmittel wird beim backen entfernt (aber leider nicht ganz)- Zustand ("B") bei Raumtemperatur hochviskos und leicht klebrig
  • Was sind Positiv- und Negativformen, welche Vor- und Nachteile haben sie? Positiv: - relativ leicht herzustellen da Konvex- Außenhaut muss gespachtelt, geschliffen und lackiert werden- Innenseite glatt und Maßhaltig- typisch für Einzelanfertigung Negativ: - aufwändig herzustellen da konkav- Gelcoat gibt Schutz und äußeres finish mit wenig Aufwand- Anpassarbeiten aufwändig für innenteile- typisch für Serienbau
  • Was ist ein Autoklav, wofür dient er, welche zwei Prozessparameter ermöglicht er und wie groß können die sein? Überdruckbehälter: „Verschließbare auf Überdruck geprüfte Metallgefäßefür die Durchführung von Druckreaktionen“ Erweiterung der Drucksacktechnik. Vakuum und gleichzeitig Überdruck (bis 6 bar) an der Gegenseite um größere Verdichtung zu erzeugen und Hohlstellen zu vermeiden.Gleichzeitig Regelung der Temperatur (bis 200°C) zur Reduzierung der Viskosität Parameter: - Druck (Überdruckseite und Vakuumseite)- Temperatur (bis 200°C)
  • Beschreiben Sie das Vakuuminjektionsverfahren. - Faserablage (inklusive Kernwerkstoffe)- Injektion von Harz über Pumpen (zweiseitige geschlossene Form)
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  • Wie funktioniert das Pultrusionsverfahren? - Fasern werden abgerollt und in Position gebracht- Tränkung der Positionierten Fasern mit Harz- Aushärten- Ablängen  Quasi endlos-Prozess, bei dem das Bauteil durch die Einzelschritte "gezogen" werden kann
  • Was für Bauteile können mit dem Pultrusionsverfahren hergestellt werden? - kontinuierliche Querschnittsformen (Hohl- und Vollprofile, Stäbe)- beliebige Längen- Faservolumenanteil 30% - max 45%- Wandstärken max. 12 mm
  • Was ist Druckformen, wofür wird es eingesetzt? - Form von beiden Seiten (beidseitig glatte Oberflächen)- Faserablage und Imprägnierung geschieht bei offener Form- konsolidieren und härten durch unter Druck geschlossene Form und Wärmezufuht- Entformen durch öffnen der Form Einsatzbereich: - Automatisierung (Serienherstellung)- lohnt erst ab großer Stückzahl- kleinere Bauteile
  • Was ist beim Wickelverfahren zu beachten? - Vorzugsweise Rotationssymmetrische Bauteile- Radius variabel über Länge, ABER keine negativ-Radien- Ablegewinkel von ca 7° bis 90°- ausgeglichenes Laminat mit +/- Winkel
  • Welche Vor- und Nachteile hat das Wickelverfahren? + hohe Reproduzierbarkeit+ großer Faservolumenanteil+ kontinuierliche Endlosrovings (keine Anschlussstellen)+ günstig (automatisierbar und schnell, Rovings günstiger als Gewebe/Gelege) - begrenzte Geometrie (keine negativ-Krümmungen, keine scharfen Kanten)- Formkerne nötig (teure Herstellung, werden teilweise zerstört- fester Wickelwinkel für eine Lage (sonst rutschen der Rovings)
  • Welche Arten der Fasertränkung gibt es beim Wickelverfahren? - Post      -Imprägnierung (Trocken-Wickel-Verfahren)- Pre       -Imprägnierung (Prepreg-Wickel-Verfahren)- Online   -Imprägnierung (Nass-Wickel-Verfahren)
  • Welche sechs grundlegenden Prozessschritte sind für die Herstellung eines Laminates erforderlich? 1. Fasern ablegen in Form2. imprägnieren mit Harz3. konsolidieren (Entfernen von überschüssigem Harz, Luft und Löungsmitteln)4. Harz härten5. entformen6. Abschlussarbeiten (zB besäumen)
  • Beschreiben Sie das Handauflegeverfahren. - Faserablage (per Hand in Form)- imprägnieren mit Harz (aufbringen und ausrollen)- konsolidieren (entlüften durch spezielle Rollen)- härten (kalthärtende Harze, tempern um Styrol zu entfernen)
  • Beschreiben Sie das Faserspritzverfahren. Die Fasern werden in den Chopper Gun zerkleinert und per Hochdruck zusammen mit dem Harz und nem Härter über eine Düse der Chopper Gun in die Form gesprüht (optionaler Gel Coat in der Form). → Faserablage und Imprägnieren mit Harz also automatisiert in einem Schritt→ Konsoliodieren entfällt
  • Welche Fehler können bei der Laminatherstellung passieren? • Laminataufbau nicht wie in Zeichnung    – Anzahl, Ausrichtung und Reihenfolge der Verstärkungen• Lufteinschlüsse    – innere Kerben• nicht ausreichende Tränkung• Matrix nicht vollständig ausgehärtet    – bei Epoxid z.B. falsches Mischungsverhältnis für Harz/Härter, leicht erkennbar, da nicht        richtig aushärtet    – ob chemische Reaktion bei Polyester vollständig abgeschlossen ist, bleibt fraglich, da       Polyester schon hart wird, wenn Styrol nur entweicht

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