Neues Verfahren für die Herstellung hybrider Verbundwerkstoffe

Zur Technologie: Die Fasern sind in eine thermoplastische Matrix eingebettet. So entsteht aus losen Fasern ein „Kohlenstoffdraht“, der sich durch Erhitzen verformen lässt und bei Raumtemperatur fest ist. Durch eine maschinelle Drahtbiegetechnik wird dieser dann zu einer lastgerechten Armierung gebogen und anschließend in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt und umspritzt.
Hintergrund: Fasern aus Carbon oder Glas sind wegen ihres geringen Gewichts und ihrer hohen mechanischen Eigenschaften ideale Verstärkungsmaterialien. Voraussetzung für eine effektive Wirkung ist jedoch, dass die Fasern auch entlang der Hauptbelastungsrichtungen im Bauteil eingebettet sind. Während herkömmliche Verfahren immer einen Träger benötigen, auf dem die Fasern in der gewünschten Orientierung abgelegt werden können, kann dieser bei dem hier vorgestellten Verfahren vollständig entfallen.
In der Herstellung ergeben sich mit dieser Technologie mehrere Vorteile: Das Biegen der Drähte erfolgt ohne formgebende Werkzeuge. So entsteht etwa ein Stern durch abwechselndes nach rechts biegen um 72 Grad und nach links biegen um 144 Grad. Eine Stern-Form ist überflüssig. Bei anderen Verfahren muss die passgenaue Umformung im laufenden Prozess geschehen. Dies findet meist direkt im Spritzguss-Werkzeug statt. Dadurch sind Taktzeiten länger und Werkzeugkosten oft doppelt so hoch, als wenn die vorgeformten Teile einfach nur eingeclipst und umspritzt werden.
Das Verfahren ist somit sehr flexibel, weil für die gefertigten 3D-Skelette keine Formen nötig sind. Zudem spart die neue Technologie aufgrund des lastgerechten Einsatzes und Verschnitt-freiem Prozesses Ressourcen.

Fakuma 2023:
Halle B1, Stand 1009

Quelle: Autenrieth