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Experimentelle Parameterstudie zur Optimierung des Imprägnierprozesses von Verstärkungsfasern mittels Kalander-Direktimprägnierung

 
: Husemann, Alexander
: Prölß, Justus

Braunschweig, 2018, 93 S.
Braunschweig, TU, Master Thesis, 2018
Deutsch
Master Thesis
Fraunhofer IWU ()
Faser-Kunststoff-Verbund; Thermoplast; Imprägnierung; Organoblech; Glasfaser; textile Halbzeuge; Kalandrieren; Materialcharakterisierung

Abstract
Leichtbau ist neben der Elektrifizierung eines der Kernthemen in der Automobilentwicklung der letzten Jahre und weiterhin Gegenstand aktueller Forschung. Die Verwendung von Organoblechen vereinfacht den Prozess in der Serienproduktion von Leichtbauteilen. Organobleche sind wenige Millimeter dicke, flächige Halbzeuge aus Glas- oder Kohlefasern mit thermoplastischer Matrix. Es wird eine Parameterstudie an der Kalander-Direktimprägnieranlage des Fraunhofer IWU am Standort der OHLF zur Produktion von Organobleche durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist es anhand dieser Parameterstudie den Imprägnierungsprozess und damit die Eigenschaften der Organobleche zu optimieren. Zunächst werden Grundlagen zu faserverstärkten Kunststoffen, Herstellverfahren sowie theoretische Modelle zur Imprägnierung erläutert. Eines dieser Modelle ist das Film-Stacking Modell. Nach diesem Modell findet bei der Verpressung von fließfähigen Thermoplasten mit Faserhalbzeugen lediglich ein transversaler Fluss in die Faser und kein planarer Fluss über die Fasern hinweg statt. In den durchgeführten Versuchen wird dieses Modell anhand des Faservolumengehaltes bestätigt. Für die verwendeten Werkstoffe werden für einen diskontinuierlichen Prozess optimale Prozessparameter in Bezug auf mechanische Eigenschaften und Imprägnierungsgrad gefunden. Aufgrund von Faserverschiebungen korrelieren mechanische Eigenschaften und Imprägnierungsgrad nicht miteinander. Der höchste Imprägnierungsgrad wird für alle untersuchten Proben bei 160 bar erreicht. Die höchsten Zugfestigkeiten und Zugmodule werden bei geringeren Druckniveaus erreicht. Die ermittelten mechanischen Kennwerte sind mit denen von industriell gefertigten Organoblechen vergleichbar. Aus den Ergebnissen der durchgeführten Versuche werden Handlungsempfehlungen entwickelt. Eine umfangreiche Werkstoffcharakterisierung wird dabei als sinnvoll erachtet. In einer kritischen Würdigung wird außerdem festgestellt, dass für zukünftige Versuche eine Versuchswiederholung bei gleichen Parametern sinnvoll ist, um statistisch valide Ergebnisse zu erhalten

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-523907.html