Entwicklung eines Direktverfahrens zur Herstellung und Verarbeitung von langfaserverstärkten Duromeren im Reaktivspritzguss (LFD-Spritzgussprozess)

M.Sc. Robert Maertens

Motivation

Duromere Formmassen auf Basis von Phenolharzen sind ein attraktiver Werkstoff für thermomechanisch anspruchsvolle Anwendungen und bieten Gewichts- und Kostenvorteile gegenüber Aluminiumwerkstoffen. Die Verarbeitung der glasfasergefüllten Formmassen geschieht im Spritzgießprozess. Mit dem konventionellen, auf granulatförmigem Halbzeug basierenden Prozess, wird lediglich eine mittlere Faserlänge von < 1 mm erreicht. Für die mechanische Festigkeit des Faserverbundwerkstoffs spielt die Faserlänge jedoch eine entscheidende Rolle. Bei hohen Beanspruchungen, wie sie beispielsweise in Strukturbauteilen auftreten, bieten kurzfaserverstärkte Kunststoffe keine ausreichenden hohen mechanischen Festigkeiten.

Ziele

Im Projekt soll der Ansatz eines direkten Fasereinzugs in die Plastifiziereinheit verwendet werden, um eine möglichst schonende Einarbeitung der Fasern in die Phenolharz-Matrix zu erzielen. Im Rahmen des Vorhabens werden zunächst geeignete Matrix- und Fasermaterialien ausgewählt und analysiert. Darauf aufbauend wird eine Materialrezeptur, die für die Verarbeitung im Direktprozess geeignet ist, abgeleitet. Im Anschluss wird das Konzept zur Direktverarbeitung im Reaktivspritzguss entwickelt und an einer Versuchsanlage umgesetzt. Mit Hilfe dieser Versuchsanlage werden die Parametereinstellungen für die Verarbeitung untersucht und optimiert sowie Probekörper hergestellt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines Direktprozess zur Verarbeitung von faserverstärkten Duroplasten im Spritzguss und die Ableitung der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehung der so generierten Materialklasse der langfaserverstärkten Duroplaste.

Methoden

• Charakterisierung der duromeren Langfaser-Probekörper: quasistatisch (Zug, Biegung), dynamisch (Charpy)
• Analyse der resultierenden Faserlängenverteilung durch Bildauswertung des Veraschungsrückstands sowie mithilfe von µ-Computertomographie

Weitere Informationen

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