Imprägnier- & Preformtechnologien

Der Fokus des Kompetenzfeldes liegt auf den Preform-LCM Prozessketten. Bei diesen werden zunächst endkonturgenaue Vorformlinge, sogenannte Preforms, aus Faserhalbzeugen wie Rovings oder Textilien hergestellt. Anschließend erfolgt die Imprägnierung in einem Flüssigimprägnierverfahren (LCM von engl. Liquid Composite Molding) mit einem niedrigviskosen, meist duroplastischen Matrixpolymer durch Über- oder Unterdruck. Diese Prozesse gehören heute insbesondere bei den Hochleistungsbauteilen zu den bedeutendsten Verfahren und werden für Strukturbauteile im Automobilbau oder der Luftfahrt genauso eingesetzt wie für Rotorblätter von Windenergieanlagen oder komplette Schiffsrümpfe. 

Das wissenschaftliche Fundament des KF bildet eine Grundlagenforschung hinsichtlich der Auswirkungen struktureller Materialvariationen und variierender Prozessbedingungen auf das Verarbeitungsverhalten der Materialien bei Preforming und Imprägnierung.

Experimentelle Studien auf selbstentwickelten Messsystemen werden dabei synergetisch um simulative Studien und theoretische Modelle ergänzt, um ein vertieften Prozess- und Materialverständnis zu erreichen. Auf dieser Basis erfolgt eine Neu- und Weiterentwicklung von Preform-LCM Technologien, inklusive der dabei eingesetzten Materialien, Werkzeuge und Anlagen.

Dr.-Ing.

David May

Kompetenzfeldleiter Imprägnier- & Preformtechnologien

Branchen Anwendungen (Beispiele)
Luftfahrt Rumpf- und Leitwerkstrukturen
Automobilbau Karosseriestrukturen, Strukturbauteile
Maschinenbau Schnell bewegte Maschinenteile, Gehäuse
Sport & Freizeit Fahrräder, Skier, Boote
Energie Rotorblätter für Windkraft

Spezielle Leistungsmerkmale

  • CNC-cutter (Ein- und Mehrlagen)
  • Kontinuierliches Profilpreforming
  • Programmierbare Nähautomaten mit Echtzeit-Prozesskontrolle
  • Dry Fiber Placement
  • SPS-gesteuerte RTM-Injektionsanlagen
  • Werkzeugträger mit Parallelführung
  • Technologieträgerwerkzeug mit umfangreicher Sensorausstattung
  • Autoklavtechnologie
  • Patentierte Messsysteme für Ebenen- und Dickenpermeabilität
  • „ProVisko“ – RTM-orientierte Viskositätsmessung für hochreaktive Harzsysteme
  • GeoDict©-Software für Materialsimulation
  • Hoch qualifiziertes Team aus Wissenschaftlern, Laboringenieuren und Technikern mit langjähriger Erfahrung
  • Durchgängiges Preform-Engineering in 2D (CAD bis zur Preform)
  • Abbildung der gesamten Prozesskette (Preform bis Bauteil)
  • Fertigungskonzeptentwicklung

Werkstoffe und Fragestellungen

Typische Werkstoffe

  • Duroplastische Harzsysteme und in-situ polymerisierende Thermoplaste
  • Glas-/kohlenstofffaserbasierte Rovings und Textilien, neu und recycelt
  • Duroplastische und Thermoplastische Bindermaterialien
  • Duroplastische und Thermoplastische Prepregmaterialien

Typische Fragen

  • Wie können Zeit- und Materialeffizienz bei Preformingprozessen verbessert werden?
  • Wie kann das Prozessverhalten von Textilien beim Preforming und bei der Imprägnierung bestimmt werden?
  • Welche Strukturparameter bestimmen das Prozessverhalten von Textilien
  • Wie kann eine schnelle und robuste Imprägnierung sichergestellt werden?
  • Wie können Elastomere oder Stahlfasern in Preforms integriert werden?

Projekte in diesem Feld

Veröffentlichungen aus der IVW Schriftenreihe in diesem Kompetenzfeld

  • Neumann, U.

    Kontinuierliches Ultraschall-Preformen zur Fertigung von CFK-Bauteilen in der Luftfahrt

  • Grieser, T.

    Textiles Formgebungsverhalten beim kontinuierlichen Preforming

  • May geb. Becker, D.

    Transversales Imprägnierverhalten textiler Verstärkungsstrukturen für Faserkunststoffverbunde

  • Arnold, M.

    Einfluss verschiedener Angussszenarien auf den Harzinjektionsprozess und dessen simulative Abbildung

  • Weiland, F.

    Ultraschall-Preformmontage zur Herstellung von CFK-Luftfahrtstrukturen

  • Rieber, G.

    Einfluss von textilen Parametern auf die Permeabilität von Multifilamentgeweben für Faserverbundkunststoffe

  • Molnàr, P.

    Stitching Technique Supported Preform Technology for Manufacturing Fiber Reinforced Polymer Composites

  • Ogale, A.

    Investigations of sewn preform characteristics and quality aspects fort he manufacturing of fiber reinforced polymer composites

  • Stadtfeld, H.

    Entwicklung einer Messzelle zur Bestimmung von Kompaktierungs- und Permeabilitätskennwerten bei flächigen Faserhalbzeugen

  • Mitschang, P. (Hrsg.)

    Prozessentwicklung und ganzheitliches Leichtbaukonzept zur durchgängigen, abfallfreien Preform-RTM Fertigung. BMBF Projekt - leider vergriffen!

  • Stöven, T.

    Beiträge zur Ermittlung der Permeabilität von flächigen Faserhalbzeugen

  • Weimer, C.

    Zur nähtechnischen Konfektion von textilen Verstärkungsstrukturen für Faser-Kunststoff-Verbunde

  • Kissinger, C.

    Ganzheitliche Betrachtung der Harzinjektionstechnik - Messsystem zur durchgängigen Fertigungskontrolle

  • Reuter, W.

    Hochleistungs-Faser-Kunststoff-Verbunde mit Class-A-Oberflächenqualität für den Einsatz in der Fahrzeugaußenhaut - leider vergriffen!

    Externe Veröffentlichungen „Imprägnier- & Preformtechnologien“

    Impact of Stitchin on Permeability and Mechanical Properties of Preforms Manufactured by Dry Fiber Placement, Polymer Composites 5/2018
    doi.org

    Recycling langer Kohlenstofffasern, Kunststoffe 5/2018
    www.kunststoffe.de

    Development & Validation of Recycled Carbon Fiber-Based Binder Tapes for Automated Tape Laying Processes, Journal of Composite Materials 11/2018
    doi.org

    Präzise Charakterisierung von Verstärkungstextilien
    PDF