Verformungsverhalten von Stapelfaser-Organoblechen

Das Ziel des DFG-Projekts ist die Verarbeitung von Stapelfasergarnen aus rezyklierten Kohlenstofffasern (rCF-SF) zu Organoblechen sowie die Charakterisierung des pseudo-plastischen Verformungsverhaltens in Thermoformversuchen.

In der ersten Projektphase wurden rCF-SF, bestehend aus rCF und PA6, in einem am IVW entwickelten, modifizierten Kalandrierprozess zu Stapelfasertapes (SF-Tapes) verarbeitet. In der Kalandriereinheit werden die SF-Garne über die Schmelztemperatur des Polymers erwärmt und durch eine Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den Vorkonsolidierungsrollen und den Konsolidierungsrollen verstreckt, wodurch die Fasern zudem in Abzugsrichtung orientiert werden. Der Einfluss der Gesamtverstreckung, der Temperatur sowie der Zahl der Anlagendurchläufe auf die Tapegeometrie, die resultierende Faserorientierung sowie die mechanischen Eigenschaften wurden untersucht. In weiteren Arbeiten soll während des Tapelegeprozesses eine zusätzliche Verstreckung in das SF-Tape eingebracht werden und der Einfluss auf die Faserorientierung und die resultierenden mechanischen Eigenschaften quantifiziert werden. In der zweiten Projektphase werden SF-Organobleche in temperierten Zug-versuchen hinsichtlich ihres pseudo-plastischen Materialverhaltens untersucht. Dazu wird ein Prüfmodul entwickelt, welches Zugprobekörper in der Belastungszone Ermittlung der Einflüsse auf das pseudo-plastische Verformungsverhalten werden die Parameter Prozessgeschwindigkeit, Temperatur und Gesamtverstreckung betrachtet. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird ein Beschreibungsmodell zum Prozessverhalten im Thermoformprozess kalibriert und anschließend validiert. Das Ziel des Projekts ist eine innovative Prozesskette von Stapelfasergarn zum fertigen Bauteil zu entwickeln und gleichzeitig das pseudoplastische Verformungsverhalten während des Thermoformens zu untersuchen.