Wartungsfreie Gleitsysteme auf der Basis von Faserverbunden mit thermoplastischen Matrices

Aufgrund der enormen Fortschritte auf dem Gebiet der Polymer-, Textil- und Verarbeitungstechnik können derzeit bereits komplexe Bauteile mit komplizierter Geometrie und mit kraftflussgerechten Armierungen aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) hergestellt werden. Thermoplaste besitzen dabei gegenüber duromeren Matrixsystemen den großen Vorteil, dass sie schweißbar, thermisch umformbar und vergleichsweise einfach zu recyclieren sind. Deshalb ist die Anwendung textilverstärkter Thermoplastverbunde, z.B. in der Automobilindustrie deutlich im Vormarsch. Neben dem Leichtbauaspekt liegt der Fokus der Forschungen auf der zusätzlichen Integration spezieller Funktionen oder Elemente - wie elektrische und/oder elektronische, aber auch tribologische Systeme. Da einige Thermoplaste gute selbstschmierende Eigenschaften besitzen, ist die Entwicklung von wartungsfreien Lagerungen oder Führungen aus den entsprechenden Verbundwerkstoffen von großem technischem Interesse. Für die Untersuchungen wurden daher PP als preiswerter Standardplast, PA66 als eingeführter Konstruktionskunststoff und PEEK als Hochleistungswerkstoff sowie diese Matrixsysteme mit PTFE-Modifikationen ausgewählt. Zur lokalen Reibungs- und Verschleißoptimierung in bestimmten Bereichen von FVK-Strukturen werden aus diesen Thermoplasten faserverstärkte kleinflächige Zuschnitte, sogenannten Patches, hergestellt und in die Urform- bzw. Umformprozesse integriert. Als Gegenwerkstoff dient unbeschichteter oder DLC-beschichteter Stahl. Anhand eines aktuellen Anwendungsbeispiels werden die Konzepte zur Patch-Herstellung und -Integration für tribologisch optimierte Gleitsysteme in Leichtbaustrukturen vorgestellt.