DFG-SFOB

Das Ziel des von der DFG geförderten Projekts ist die Erarbeitung eines Verfahrens zur Verarbeitung von Stapelfasergarnen aus recycelten Kohlenstofffasern (rCF-SF) zu Organoblechen sowie die umfassende Charakterisierung des pseudo-plastischen Verformungsverhaltens der Organobleche in Thermoformversuchen.

In der ersten Phase des Projekts wurden Stapelfasergarne aus rCF und PA6 umfassend analysiert. Dabei lag der Fokus auf der Materialzusammensetzung, dem Längengewicht sowie den thermischen Eigenschaften, wie Schmelz- und Zersetzungstemperaturen. Darüber hinaus wurde die Kompatibilität zwischen Faser und Matrix untersucht, was mithilfe von Single Fiber Pull-out Tests bewertet wurde. Anschließend wurden diese Garne in einem modifizierten Kalandrierverfahren weiterverarbeitet, wobei die Garne über die Schmelztemperatur des Polymers erhitzt und durch eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Rollen verstreckt wurden, um die Fasern auszurichten. Untersucht wurde der Einfluss der Gesamtverstreckung und die Anzahl der Prozessdurchläufe auf Faserorientierung und mechanische Eigenschaften.

Darauf aufbauend wurden Tapes bei variierenden Prozesstemperaturen produziert und hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, thermischer Schädigung, Porenvolumen und Tapequalität charakterisiert. Diese Untersuchungen führten zu thermisch unbeschädigten Tapes, welche die Qualitätsanforderungen für die automatische Tapeablage erfüllten.

Die hergestellten Tapepreforms wurden im Autoklav zu Organoblechen weiterverarbeitet und anschließend in einem eigens entwickelten Prüfaufbau für temperierte Zugversuche auf ihr pseudo-plastisches Verformungsverhalten untersucht. Dieser Prüfaufbau ermöglicht eine gezielte und homogene Erwärmung der Zugproben im belasteten Bereich. Nach Erreichen der Zieltemperatur wird der Schnellzugversuch durchgeführt und anschließend die Proben rekonsolidiert. In diesen Versuchen werden systematisch Prozessparameter wie Prüfgeschwindigkeit und Prüftemperatur sowie die Gesamtverstreckung der SF-Tapes variiert, um ihren Einfluss auf das pseudo-plastische Verformungsverhalten zu bestimmen. Die gewonnenen Daten werden zur Entwicklung eines Modells genutzt, welches das Prozessverhalten beim Thermoformen präzise beschreibt.