Duromerverarbeitung

Die Gruppe „Duromerverarbeitung“ beschäftigt sich mit der Material- und Prozessentwicklung für die großserienfähige Herstellung langfaserverstärkter Verbundbauteile mit duromerer Matrixmaterialien für strukturelle und oberflächenspezische Anwendungen. Der Forschungsschwerpunkt liegt hierbei auf den Sheet Moulding Compounds (SMC), den Direct- Sheet Moulding Compunds (D-SMC), dem Bulk Moulding Compund (BMC) sowie dem Poylurethan- Fasersprühen.

Sheet Moulding Compound (SMC)

SMC am Beispiel eines PKW Unterbodens
© Foto Fraunhofer ICT

SMC am Beispiel eines PKW Unterbodens. Zur Darstellung von Rippen wurde Glasfaser-SMC eingesetzt. Lastpfade sind mit UD-CF-Prepreg verstärkt. Prepreg wurde auf Dieffenbacher Preform-Center automatisiert drapiert. Hierfür wurde ein spezielles Harz eingesetzt (Hybrid Harz / UPPH Harz). Dies ermöglicht die Herstellung von steifen und formstabilen Verstärkungsstrukturen und gleichzeitig eine chemische Verbindung zum SMC beim Co-Molding.

Aufgrund geringer Dichte, hoher Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit, bei gleichzeitiger Formstabilität sowie der erzielbaren Class-A-Oberfläche halten Bauteile aus SMC zunehmend Einzug in Anwendungen der Automobil- und Nutzfahrzeugindustrie. Das SMC ermöglicht Leichtbaulösungen in Anwendungsbereichen, die durch ein hohes Anforderungsprofil hinsichtlich mechanischer, chemischer und thermischer Beanspruchung gekennzeichnet sind.

Unsere Forschungsaktivitäten liegen in der Material- und Prozessentwicklung zum Compoundieren und Fließpressen von SMC. Dies beinhaltet beispielsweise Rezepturentwicklung, Verwendung neuartiger Harzsysteme und Verstärkungsfasern, Neuentwicklungen von Halbzeugherstellungsmaschinen und verbesserte Prozessführung in der Bauteilfertigung. Zielrichtungen sind hierbei Class-A-Oberflächen, Leicht-SMC, lokal verstärkte SMC-Bauteile sowie die Verarbeitung von Nanopartikeln als auch Natur- und Kohlenstofffasern.

Spritzgießverarbeitung von duromeren Faserverbundwerkstoffen

Prototyp eines aus glasfaserverstärktem Phenolharz spritzgegossenen Leichtbau-Zylindergehäuses eines Motorblocks (Leichtbau-Verbrennungsmotor)
© Foto Fraunhofer ICT

Prototyp eines aus glasfaserverstärktem Phenolharz spritzgegossenen Leichtbau-Zylindergehäuses eines Motorblocks (Leichtbau-Verbrennungsmotor)

Duromere (vernetzende) Kunststoffe besitzen gegenüber Thermoplasten Vorteile hinsichtlich ihrer Medien- und Temperaturbeständigkeit, was sie zu attraktiven Werkstoffen für Hochleistungsanwendungen unter anspruchsvollen Bedingungen macht. Dies ermöglicht beispielsweise eine Substitution von Aluminium-Druckguss durch rieselfähige, härtbare Formmassen auf Phenolharz- und Epoxidharz-Basis und verspricht sowohl Gewichts- als auch Kostenreduktion.

Langfaserverstärkte Polyurethane

Prototyp PURtrain zeigt ein funktionsintegiertes Wagenkastensegment in Multi Material Design
© Foto Fraunhofer ICT

Prototyp PURtrain zeigt ein funktionsintegiertes Wagenkastensegment in Multi Material Design – hybride Sandwichbauweise für Schienenfahrzeuge

Das Polyurethan-Fasersprühverfahren ist ein flexibler Prozess zur Herstellung langfaserverstärkter Polyurethanbauteile. Durch die variabel einstellbaren Faserlängen und Fasergehalte sowie über das Versprühen unterschiedlicher Polyurethansysteme können mit dieser Technologie Eigenschaftsprofile von Bauteilen lokal eingestellt werden. Des Weiteren ermöglicht das Polyurethan-Fasersprühen die kostengünstige Herstellung

von Sandwichstrukturen. In Kombination mit lokal eingebrachten Verstärkungsstrukturen wird an der Erschließung neuer Anwendungsgebiete für Polyurethan-Strukturbauteile im Multi-Material-Design gearbeitet.