Kunststofftechnik 2 (Fach) / Faserverbundwerkstoffe 2 (Lektion)

VE04 - 06

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• Wodurch unterscheiden sich Ri, RTM von Verfahren wie Druck oder Vakuumsackverfahren unter anderem? ( Harz) RI und RTM -> trockene Fasern werden im Werkzeug mit Harz imprägniert   bei den anderen beiden Verfahren werden bereits imprägnierte Halbzeuge im Werkzeug drapiert und ausgehärtet
• Skizziere das Sonderverfahren des RTM: Spaltimprägnierverfahrens und nenne 2 Vor und Nachteile Bild S56 VE05 +sehr kurze Zykluszeiten +geringe Gefahr der Faserumlagerung bei Imprägnierung in Dickenrichtung -Aufwendige teure Werkzeuge und Anlagentechnik - Eingeschränkte Bauteilgeometrie
• Nenne 3 Gruppen von Recycling-Verfahren und ihre Anwendung auf duroplastische FVK: Bauteilrecycling: Wiederverwendung ganzer BauteileBauteilrecycluing wegen Technologie und Designfortschritt kaum möglich Werkstoffrecycling: Neue Bauteile aus bestehendem Werkstoff. Werkstoff bleibt molekular unverändertnicht schmelzbar,darum nur eingeschränkt möglich. Verwendung als Füllstoff etc. Abbauverfahren:biologisch, chemischer, thermischer Abbau. Zerstörung der MoleküleVerbrennung: Rennung von Matrix und Fasern, Energiegewinnung, aber Abgasreinigung
• Welche Vorteile bieten Thermoplastische Matrixsysteme gegenüber duroplastischen? schadenstolerantes Versagensverhalten durch hohe Zähigkeit und Bruchdehung stoffliches Recycling möglich unbegrenzt lagerbar mehrfaches Umformen und Fügen durch Verschweißen möglich umweltverträgliche, lösungsmittelfreie Verarbeitung (->keine Reaktion)
• Was versteht man unter Organoblechen, Prepregs und Hybridgarn-Prepregs wenn man von thermoplastischen FV-Halbzeugen spricht: Mit Thermoplast voll imprägnierte und konsolidierteEndlosfaserhalbzeuge werden als Organobleche bezeichnet   Noch nicht vollständig mit Thermoplast imprägnierteund konsolidierte Endlosfaserhalbzeuge werden als Prepregs bezeichnet.   Liegt das Matrixmaterial (Thermoplast) in Faserform vor und wird über einen textiltechnischen Prozess eine definierte Verteilung von Verstärkungs- und Matrixfaser eingestellt, jedoch noch keine Imprägnierung vollzogen, so spricht man von Hybridgarn-Prepregs.
• Beschreibe das Schmelz-Imprägnierverfahren von thermoplastischen FVK und nenne Vor und Nachteile kontinuierliches Aufschmelzen des Thermoplasts im Extruder seitliches Einspeisen der Schmelze in das Imprägnierwerkzeug Zuführen der aufgespreizten Faserschar und Imprägbnierung Nachgeschaltete Kalander konsolidieren und Imprägnieren das Halbzeug +kein Einsatz von Lösungsmittel+keine Vorbehandlung der Matrix+hohe Prozessgeschwindigkeit -hohe Schmelztemperatur notwendig - hohe Viskosität erschwert Imprägnierung
• besdchreibe das Filmlegeverfahren zur Herstellung von Organoblechen, nenne je 3 Vor und Nachteile Alternierendes Abwickeln von Polymerfolie und Gewebe Erwärmung des Schichtaufbaus in Doppelbandpresse oder Pressform -> Schmelze Imprägnieren der GEwebe in Dickenrichtung Konsolidierung in der Kühlzone Abkühlen und Konfektionieren +große Flexibilität in Bezug auf: Dicke, Lagenaufbau, Matrix-Faser-Verhältnis, Materialien - nicht alle Polymere sind als Folien herstellbar -hohe Drücke nötig - lange Zykluszeiten
• Nenne Verfahren zur Halbzeugherstellung von thermo FVK: Schmelzimprägnierung Filmlegeverfahren "Film Stacking" Wirbelbrettverfahren
• Bei der Herstellung von Hybridgarn-Prepregs können Matrix und Fasern auf 2 verschiedene Arten vorliegen. Welche? Nenne Vor und Nachteile dieses Verfahrens: M und F liegen als Roving nebeneinander vor SIDE BY SIDE M und F liegen parallel in einem Roving vor  COMMINGLED +Gleichmäßiges Vermischen von Mattrix und Faser möglich+kalt gut drapierbar+hochviskose Matrixwerkstoffe möglich+geringe Fließwege zur vollständigen Imprägnierung -Faserbenetzung erfolgt erst im weiteren Verarbeitungsschritt-Handling schwierig-rel. lange Zaktzeiten in der Weiterverarbeitung  
• Nenne Möglichkeiten zur Wärmeeinbringung: -Kontaktheizfeld -Infrarotstrahler -Widerstands-Faserheizung ( Strom durch Fasern -> Wärme) - Heißgas -Laser, Mikrowellen, Ultraschall...
• Definiere den Begriff Drapierung: Drapierung ist die Formänderung zweidimensionaler Textilien und Fasermaterialien durch Einwirken von äußeren Kräften bei der Anpassung an eine vorgegebene dreidimensionale Geometrie
• Welche Effekte/Fehler? treten üblicherweise beim drapieren auf Laminatebene auf? Drapiermechanismen??? Scherung: die Rovings im Gewebe änderen ihre Winkel solange, bis die Faserverstärkung in Lasrichtung liegt, oder der maximale Umformwinkel erreicht wurde. Faserstreckung:            _        _                                                    o _ / o\ _o/ o\      ->>        __o___o___o___o                                                                              o      o      oi.d. R untergeordneter Effekt Elastische Faserdehnung: meist hat die Faser so einen hohen Emod und die Spannung beim Drapieren ist so gering, dass dies vernachlässigbar ist Verschiebung(Faserschlupf) Vor allem an Ecken und Kanten sowie im Randbereich des Gewebes.
• Welche Effekte treten beim Drapieren auf Gewebe-Ebene auf? Faltenbildung: dieser tritt erst beim Erreichen der Umformgrenze ein. Faserbrückenbildung. bei konkov gekrümmten Oberflächen Zwischenlagengleiten
• Nenne Fehler beim Umformen von textiler Halbzeug und Ihre Ursachen Faserbrüche     -> Eigenspannungen Oberflächenrauhigkeit             -> Matrixpenetration Verfärbungen           -> OXidation Faltenbildung        ->    tangentiale Druckspannungen Delamination      -> Feuchtigkeit Gewebezerstörung        ->   Reibkräfte, Druck
• Worauf ist bei der Auswahl von Heizstrahlern zu achten? wellenlängenbezogenes Absorptionsvermögen der Polymermatrix. Unterscheide Nah-Infrarot und mittleres Infrarot
• Nenne 6 FVK Umformverfahren Metallstempelumformen Silikonstempelverfahren nicht isothermes Diaphragmaverfahren Tapelegeverfahren Relay-Technologie Wickelverfahren
• 4 Vor und Nachteile des Metallstempel-Umformens nenen: +kleine Radien und ecken sehr gut umformbar+hohe Reproduzierbarkeit+extrem kurze Zykluszeiten+hohe Automatisierbarkeit   -Niederhalter gegen Faltenbildung nötig-hohe Werkzueugkosten-Variation der Laminatdicke bedingt durch neue Matrize-Exakte Einhaltung der Werkzeugkavität notwendig
• Nenne Vor und Nachteile des Silikonstempelumformens: "stempel passt sich erst beim schließen an form an!!! +extrem kurze Zykluszeiten+niedrige Herstellungskosten des Elastomerstempels+homogene Druckverteilung auch orthonogal zur Pressrichtung+Variation der Laminatdicke möglich!+hohe Automatisierbarkeit -Niederhalter gegen Faltenbildung notwendig-vollständig Imprägnierte Halbzeuge notwendig-spezieller Silikonstempel nötig-niedrige Ausformqualität kleiner Radien und Ecken
• Welche zwei Verfahren gibt es beim Wickeln von TP-FVK-Tapes? InfrarotEinsatz von Linienstrahlern, Andruckrolle unterstützt bei der Konsolidierung Heißgas: Heißluft/gas mindert die Matrixoxidationrobuste Bauweise, geringe Investitionskosten
• Beschreibe kurz das Verfahren RELAY Rapid Efficient LAYup UD-Tape wird von Portalroboter flächig auf Tisch aufgelegt und aufLänge geschnitten Punktschweißen der einzelnen UD SChichten Iteratives Verfahren der Tischplatte zum nächsten Ablagestreifen Flächiges Konsolidieren des UD Lagenaufbaus Thermoformen
• Vor und Nachteile der RELAY -Technologie +Faserorientierung beliebig einstellbar+Bauteile mit variierender Wandstärke möglich+minimaler Materialverschnitt+automatisierbarer Prozess -hoher Anlagenaufwand-hoher Zeitaufwand durch Anzahl der Einzelherstellungsschritte-hoher Handlingsaufwand
• Skizziere zwei unterschiedliche Tape-Legeverfahren S.40VE06
• Welche Algemeinenen Fertigungsschwierigkeiten ergeben sich mit TP-FVK? Fehler beim Umformen extra Frage?!?!

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