Tape-Breitenregelung im Carbonfaser-Stangenspreizprozess
Wilko Happach
Der Markt für Carbonfaser-Tapes zeigt seit mehreren Jahren ein stabiles Wachstum. Aktuell werden vorrangig duroplastische Prepreg-Carbonfaser-Tapes verwendet, um die vor allem in der Luftfahrtbranche bestehenden Anforderungen bezüglich eines hohen Faservolumengehalts sowie eines niedrigen Hohlraumgehalts im Verbundbauteil zu erfüllen. Allerdings ist die damit verbundene Prozessroute kostenintensiv und nicht für eine Skalierung zu größeren Stückzahlen geeignet.
Eine in dieser Dissertation betrachtete Alternative zu Prepreg-Carbonfaser-Tapes sind sogenannte trockene binderfixierte Carbonfaser-Tapes, die ohne Matrixphase vorliegen. Diese Carbonfaser-Tapes können über kostengünstige Out-of-Autoclave-Prozessrouten in Vakuuminfusions- oder Resin Transfer Molding-Prozessen konsolidiert werden. Allerdings besteht bei der Herstellung der trockenen binderfixierten Carbonfaser-Tapes keine Möglichkeit einen Randbeschnitt vorzunehmen, wie dies bei Prepreg-Carbonfaser-Tapes geschieht, um eine definierte Tape-Breite einstellen zu können. Ohne das Vorliegen einer einheitlichen definierten Tape-Breite können im folgenden automatisierten Ablage-prozess Ablagefehler durch Überlappungen oder Gassen entstehen. Zudem sind Carbonfaser-Tapes aktuell für Branchen außerhalb der Luftfahrtbranche aufgrund der hohen Materialpreise nicht wirtschaftlich nutzbar.
In dieser Dissertation wird daher ein Spreizprozess mit einer integrierten Breitenregelung für die Produktion von trockenen binderfixierten Tapes aus kostengünstigen Carbonfaser Heavy Tows konzipiert, entwickelt und umgesetzt. Die Funktionsweise der Anlage wird im Rahmen einer technischen Bewertung der Tape-Breitenregelung sowie der mechanischen Eigenschaften der damit hergestellten Carbonfaser-Tapes validiert.
