Ziel der Entwicklung
Verstärkungsfasermaterialien aus Endlosrovings sind im Vergleich zu Langfasermatten und Vliesstoffen sehr teuer, verfügen über eine geringere Umformbarkeit, generieren jedoch sehr hohe Verstärkungseffekte. Materialen aus endlichen Langfasern wie Vliesstoffe und Matten sind kostengünstig herstellbar, verfügen über eine hohe Umformbarkeit, bewirken jedoch aufgrund der begrenzt lastgerechten Faserausrichtung geringere Verstärkungswirkungen. Marktverfügbare Kombiprodukte aus Endlosmaterial und Langfasermatte sind bezüglich Verstärkungswirkung und Umformbarkeit ausgewogen, sind jedoch aufgrund ihrer Fertigungskosten ebenfalls teuer. Die im Projekt zu entwickelnden Vlies-Roving-Hybride unter Nutzung konventioneller Vliesstofftechnik sind bei vergleichbaren Kombinationen aus Endlos- und Langfaseranteil kostengünstiger als derzeit marktverfügbare Gewebe- oder Gelegestrukturen herstellbar. Sie erschließen damit als Halbzeuge ein besseres Preis-Leistungs-Fenster als es derzeit mit den handelsüblichen Flächengebilden möglich ist. Durch den Einsatz konventioneller Vliesstofftechnik bei der Fertigung eröffnen sich völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten für die Vliesstoffbranche.
Vorteile und Lösungen
Als endlose Verstärkungsmaterialien wurden Carbonfasern als 50.000 Rovings und in Form von Spreiztapes eingesetzt. Die Glasfaserkomponente wurde in Form von Schnittglasfasern zu einem Nadelvlies verarbeitet und als Hybridkomponente mit den gerichteten Carbonylfluorid Rovings kombiniert. Zur Nutzung einer konventionellen, kleintechnischen Nadelvliesanlage wurde der Quertäfler technisch so modifiziert, dass damit Winkelablagen von plus minus 45 Grad realisiert werden konnten. Dies war die Grundlage, um neben einer null Grad Ausrichtung auch eine plus minus 45 Grad und eine plus minus 45 Grad je null Grad Winkelanordnung von Carbonylfluorid Rovings in Kombination mit einer Glasfaservertärkter Trägervliesmatte als Basis für Vlies-Roving-Hybride zu realisieren. Bei Einsatz einer speiserbasierten Wirrvliesanlage konnten Glasfaser-Carbonylfluorid Hybridhalbzeuge mit einer null Grad-Orientierung der Carbonylfluorid Rovings erzeugt werden. Durch eine konventionelle textile Vernadelung wurden bei beiden Verfahren die orientierten Carbonylfluorid Rovingscharen auf der Glasfaser Matte stabil lagenfixiert und die Tränkbarkeit bei der späteren Verbundherstellung verbessert. Die Carbonfaserkomponente wurde in Form von Spulen über ein Spulengatter und eine Spreizeinrichtung den beiden Anlagen zugeführt. Alternativ wurde der Einsatz von unverfestigten Carbonylfluorid Tapes getestet. Diese konnten direkt ohne Spulengatter und Spreizeinrichtung analog eingesetzt werden. Erzeugte Vlies-Roving-Hybridmuster aller Varianten wurden im Nasspressverfahren mit range hermitische Matrix zu Verbundplatten gepresst. Die Verstärkungswirkung der unterschiedlichen Halbzeuge wurde durch mechanische Verbundprüfungen ermittelt.
Zielgruppe und Zielmarkt
Zielgruppen und Zielmärkte sind insbesondere Glasmatten- und Glasvlieshersteller, die bereits Faserverstärkungshalbzeuge fertigen, Bauteilhersteller in ihrer Forderung nach Verstärkungshalbzeugen mit gerichteter Faserorientierung sowie der Automobilbau mit Anforderungen nach kostengünstigen Leichtbauteilen. Transfer- und vermarktungsrelevante Inhalte ergeben sich hierbei aus den Hybridprodukten selbst sowie den technischen Lösungen von Modifikationen konventioneller Vlies- und Mattenherstellungsverfahren zur kostengünstigen Fertigung solcher Produkte. Der Vertrieb der Ergebnisse erfolgt über einen Know-how-Transfer zur Herstellung von Vlies-Roving-Hybriden, einen Know-how-Transfer zur Anlagenmodifikation zum Legen von mono-, bi- und multiaxialen Strukturen mittels konventioneller Vliesstofftechnik und einem Know-how-Transfer zur Vernadelung von Vlies-Roving-Schichten für eine hohe Durchtränkbarkeit bei reduzierten Rovingschädigungen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen vorrangig in der kostengetriebenen Automobilbranche umgesetzt werden. Im Fokus stehen Unternehmen aus der Zulieferindustrie als auch Hersteller von Glasfaservliesstoffen und Glasfasermatten für den Einsatz im Faserverbundsektor. Hier konnten bereits erste Kontakte geknüpft werden.
