Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Multiaxiale Hochleistungs-Gewebekonstruktionen und deren belastungskonforme Nutzung zu Leichtbau-Composites mit unterschiedlichen Matrices

Durch abnehmende Verfügbarkeit energetischer Rohstoffe sowie zunehmender Umweltprobleme besteht die zwingende Forderung nach anwendungsgerechten Leichtbaukomponenten aus optimierten Faserverbundwerkstoffen mit möglichst belastungskonformer Faserablage.

Ziele des Vorhabens sind textile Glasverstärkungsstrukturen zu entwickeln, deren Kraft führende Filamente in 3- bis 4-axiale Gewebekonstruktionen angeordnet sind und somit verbesserte Eigenschaften gegenüber kommerziell verfügbaren Gelegen und Geweben aufweisen. Form- und Drapierfähigkeit, sowie Maßhaltigkeit beim Preformen sind durch variable Faserverstärkungen in unterschiedlichen Faserrichtungen mit/ohne zusätzliche Drahtgitterverstärkungen zu realisieren. Nach verschiedenen Infiltrationen mit duro- und thermoplastischen Matrices sollen schwierige Bauteile mit hohem Eigenschaftspotenzial - nahe denen mit Carbonfasern - realisiert und vergleichbar bewertet werden. Preiswerte und verfügbare Glasfasern sowie kürzere Zykluszeiten bei der Herstellung der Verbundwerkstoffe sollen teure Carbonbauteile substituieren.

Die wirtschaftliche Bedeutung und der Nutzen für die KMU liegt in der branchenübergreifenden und interdisziplinären Problemlösung entlang der Prozesskette bei der Herstellung von Composites. Nutzer sind die mittelständig geprägten Zulieferindustrien der chemischen Verfahrenstechnik, der Textiltechnik, der Fahrzeug- und Flugzeugindustrie und des Maschinenbaus. Aber auch andere Bereiche partizipieren von der Entwicklung, wie der Webmaschinen-, der Anlagen- und der Werkzeugbau sowie die chemische Industrie. Der messbare Nutzen liegt in der Bereitstellung kostengünstiger textiler Strukturen mit hervorragender Verbund- und Verstärkungswirkung für leichte Bauteile mit hoher Festigkeit, Steifigkeit und gutem Crashverhalten.

Die Umsetzung der Ergebnisse wird bereits während der Projektphase unterstützt und, angetrieben durch die Forderungen der Automobilindustrie, von den KMU eigenständig weiter intensiviert.

Ergebniszusammenfassung:

Die lokale Einbringung von Carbonfasern in ein Glasfasergewebe wurde mit der ORW Webtechnologie aufgezeigt. Die anschließende Infiltration der Textilhalbzeuge im RTM-Verfahren ermöglichte die Herstellung von Compositen. Am Beispiel eines dreidimensionalen Bauteils, eines sog. Lampentopfes eines Automobilheckdeckels, wurden die mechanisch beanspruchten Flanken mit Carbonfasern verstärkt. In Bereichen, die beim Besäumen des hergestellten Bauteils entfernt werden, wurden kostengünstigere Glasfasern eingesetzt. Auf diese Weise ist es nicht mehr notwendig vollflächige Carbongewebe zu nutzen, sondern nur die hochbeanspruchten Bereiche mit Carbonfasern auszuführen.

Diese gewonnenen Ergebnisse wurden in den projektbegleitenden Ausschuss transferiert. Die Partner des projektbegleitenden Ausschusses können diese Ergebnisse für ihre Faser-, Webmaschinen-, Infiltrationsanlagen- und Bauteilentwicklung nutzen.