Verformungsverhalten von UD Stapelfaser-Organoblechen

Ziel dieses DFG-Projektes ist es, den Einsatz von Stapelfasergarnen aus rezyklierten Kohlenstofffasern (rCF-SF) zur Herstellung von Organoblechen und deren Verhalten im Thermoformverfahren zu qualifizieren.

In diesem DFG-Projekt werden aus Stapelfasergarnen in einem Laborprüfstand mit In-Line-Qualitätserfassung rCF-SF-Tapes hergestellt, die im Tapelegeprozess unter Verbesserung der Einzelfaserorientierung zu Organoblechen weiterverarbeitet und im Autoklaven nachkonsolidiert werden. Anschließend wird der Einfluss der Prozessparameter auf die resultierende mittlere Faserausrichtung bestimmt und daraus entsprechende Algorithmen zur Prozessregelung und Prozesskontrolle abgeleitet. Die eingesetzten Stapelfasern bieten aufgrund der endlichen Faserlänge das Potential nach dem Überschreiten der Schmelztemperatur des Matrixpolymers gegeneinander abzugleiten. Die Stapelfasern ermöglichen somit ein pseudo-plastisches Materialverhalten im Thermoformprozess.  Im Zugversuch werden die Stapelfaser-Organobleche hinsichtlich ihres pseudo-plastischen Materialverhaltens detailliert analysiert und das Beschreibungsmodell zum Prozessverhalten im Thermoformprozess kalibriert. Die Ergebnisse der 1D-Zugversuche auf das pseudo-plastische Verformungsverhalten werden auf den 2D-Thermoformprozess übertragen und das kalibrierte Beschreibungsmodell zur Simulation des 2D-Thermoformprozesses eingesetzt. Die durchgängige digitale Erfassung der Prozessgrößen erlaubt es die Zusammenhänge zwischen Eingangs- (Garneigenschaften, Prozessparameter) und Ausgangsgrößen (Tapeeigenschaften, Preformeigenschaften) miteinander zu verknüpfen.