Ganz aus thermoplastischen Kunststoffen bestehendes Antriebswellensystem (Bildquelle: Herone)

Ganz aus thermoplastischen Kunststoffen bestehendes Antriebswellensystem (Bildquelle: Herone)

Die unidirektionalen Tapes bestehen aus kontinuierlichen Kohlenstofffasern, die mit AE-250 imprägniert wurden. Das Verfahren wurde vom Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) der TU Dresden und von Herone, Dresden, entwickelt, um hochwertige Hohlprofile aus endlosfaserverstärkten PAEK-Verbundwerkstoffen herzustellen. Die Kombination mit dem Spritzguss erlaubt dabei, weitere Funktionen zu integrieren; in diesem Fall ein Zahnrad mit stoffschlüssiger Anbindung und geometrischen Hinterschnitten, die höhere Torsionsfestigkeit ermöglichen. Durch die Nutzung thermoplastischer Tapes zum Formen der organo-Tubes ist der komplexe und zeitaufwendige Prozessschritt des Imprägnierens der Karbonfasern mit thermoplastischem Matrixmaterial bereits vor der Formgebung abgeschlossen. Dies eröffnet Potenzial für deutlich kürzere Zykluszeiten und Effizienzsteigerungen bei den Herstellungsprozessen für Verbundstoffprofile. Darüber hinaus ermöglicht das Flechten hohe Legeraten und macht den Prozess auch für die industrielle Fertigung in großem Maßstab geeignet. Das Hybrid-Spritzgussverfahren basiert auf der sehr guten Verschweißbarkeit der beiden Materialien. Es werden kohäsive Bindungen auf Molekülebene zwischen der Welle und dem Zahnrad erzeugt. Gleichzeitig wird die Antriebswelle beim Überspritzen thermogeformt, sodass zwischen dem Zahnrad und der Antriebswelle eine stoffschlüssige Verbindung mit Hinterschnitten entsteht, die die Festigkeit des CFK-Bauteils weiter erhöhen. Die Schmelztemperatur von AE-250 liegt ungefähr 40 °C unter der des mit kurzen Carbonfasern verstärkten Peek-90HMF40.