Material- und Prozessvalidierung zur Herstellung faserverstärkter Polyurethane als Konstruktionswerkstoff im Fasersprühverfahren

Beim Polyurethan-Fasersprühen werden vorgeschnittene Fasern in einen Sprühaustrag von Polyurethan eingebracht, benetzt sowie robotergesteuert in eine offene Werkzeugform eingetragen. Dieses Verfahren ermöglicht zudem die Herstellung von Sandwichstrukturen. Der Inhalt dieser Arbeit liefert ein grundlegendes Prozessverständnis und beschreibt erzielbare Werkstoffeigenschaften sowie deren prozessbedingte Wechselwirkungen. Es sind verfahrenstechnischen Einflussgrößen auf eine mögliche Faserorientierung im Bauteil untersucht und die erzielbaren Materialeigenschaften von langglasfaserverstärkten Polyurethan beschrieben. Eine neue Methode zur Ermittlung der Polyurethan-Sandwichdeckschichtdicke ermöglicht die Bestimmung der Materialeigenschaften der Deckschicht sowie die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften der Sandwichstrukturen in Bezug auf die ausgetragene Polyurethanmenge und das Glasfasermattenflächengewichts in den Deckschichten. Zudem ist eine Weiterentwicklung des Polyurethan- Fasersprühens aufgezeigt, die es ermöglicht, endlose Fasern gezielt im Bauteil abzulegen. Die abgelegten Endlosfasern sind hinsichtlich der erzielbaren Materialkennwerte sowie der Infiltrationsgüte untersucht.