ZIM-Curved Composites Variabel gekrümmte Profile aus Faser-Kunststoff-Verbund

Gegenüber konventionellen Konstruktionsprofilen aus Stahl oder Aluminium weisen Profile aus Faser-Kunststoff-Verbund sowohl ein hohes Leichtbaupotential als auch eine hervorragende Beständigkeit gegen Korrosion auf. Einem breiten Einsatz steht jedoch entgegen, dass in den bislang vorherrschenden duroplastischen Verarbeitungsverfahren nur die Herstellung von geraden Profilen oder solchen mit vordefinierten Krümmungsradien möglich ist, wobei für jede neue Profilform ein separates Werkzeug erforderlich ist.

Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe forscht - gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Umformtechnik der Universität Siegen sowie den Industriepartnern Gustav Gerster GmbH & Co. KG und Bilsing Automation GmbH - an Material- und Prozesstechnologien, die die variable Biegung zunächst gerade hergestellter Konstruktionsprofile aus Faser-Kunststoff-Verbund ermöglichen sollen. Im Projekt „Curved Composites“, gefördert im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand, werden dazu auf Basis etablierter Serienprozesse, wie dem Resin Transfer Molding, Profile aus textilverstärktem Acrylharz hergestellt. Derartige thermoplastische Harzsysteme können wie duroplastische Harzsysteme verarbeitet werden, weisen jedoch nach erfolgter Polymerisation alle von Thermoplasten bekannten verarbeitungsseitigen Vorteile auf. Hierzu gehören neben Umformbarkeit und Schweißbarkeit insbesondere auch die verbesserte Recyclierbarkeit. Das Abbilden von Profilen mit variablen Profilkrümmungsradien und die nachträgliche Anpassung der Profilgestalt an die Belastungssituation ist daher mittels einer nachgelagerten Warmumformtechnik möglich.

Von großer Bedeutung für die Umformbarkeit der FKV-Profile ist die Gestaltung der Textilverstärkungen. Unter weitgehender Beibehaltung ihrer mechanischen Eigenschaften dürfen diese bei einer nachträglichen Profilumformung weder reißen noch Falten werfen. Die Gustav Gerster GmbH & Co. KG arbeitet in diesem Zusammenhang an neuartigen Textilkonzepten für Faserverstärkungen, die mit hoher Dehn- und Drapierbarkeit weiterverarbeitet werden können.

Das Leibniz-Institut für Verbundwerkstoffe untersucht, unter welchen Prozessparametern eine sichere und vollständige Imprägnierung dieser Textilien mit dem Acrylharz gewährleistet ist. Diese Betrachtungen werden von Permeabilitätsmessungen und Injektionssimulationen begleitet. Neben der Entwicklung einer Injektionsstrategie für das Acrylharzsystem liegt der Forschungsschwerpunkt auf dem Umformverhalten der Textilverstärkung. Zielsetzung ist es, aus dem Verhalten der Textilien im trockenen Zustand Rückschlüsse auf das Ausmaß des Umformvermögens im Verbund ziehen zu können.

Der Lehrstuhl für Umformtechnik der Universität Siegen (UTS) befasst sich mit der Untersuchung des Erwärmungs- und Biegeverhaltens im Verbund und der Auslegung des Biegeprozesses unter Berücksichtigung von Wärmeeintrag, Formverhalten und der Prozesskinematik. Die Untersuchungen des Umformverhaltens der Profile erfolgen in enger Abstimmung mit der Bilsing Automation GmbH,die im Rahmen des Projektes „Curved Composites“ eine prozessautomatisierte Anlagentechnik mit geeigneter Handlingeinheit für die Profilumformung entwickeln wird.

Das Projekt „Curved Composites – Entwicklung von Materialien und Prozessen zur Herstellung von nachträglich umformbaren Profilen aus Faser-Kunststoff-Verbund; Untersuchung von nachverformbaren Textilien und Kombination dieser mit nachverformbaren Harzsystemen in einem Injektionsprozess“ wird durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert (Förderkennzeichen ZF4052336KI9).

Weitere Informationen:

M.Sc. Alexander Faas
Wiss. Mitarbeiter Imprägnier- & Preformtechnologien
E-Mail: alexander.faas@ivw.uni-kl.de
Telefon: +49 631 2017 434

M.Sc. Jan Janzen
Wiss. Mitarbeiter Imprägnier- & Preformtechnologien
E-Mail: jan.janzen@ivw.uni-kl.de
Telefon: +49 631 2017 461