Autor: Roman Schöldgen

Endlosfaserverstärkte thermoplastische Kunststoffe verfügen über exzellente dichtebezogene mechanische Eigenschaften, lassen sich werkstofflich rezyklieren und problemlos bei Umgebungsbedingungen lagern. Der Einsatz von Lösungs- und Trennmitteln ist meist nicht nötig. Darüber hinaus werden bei der Bauteilherstellung Zykluszeiten im Bereich von einer Minute erreicht, da keine chemischen Reaktionen wie bei der Duroplastverarbeitung stattfinden müssen. Die genannten Vorteile des Werkstoffs können aber nur genutzt werden, wenn entsprechende Verarbeitungsverfahren zur Verfügung stehen, die die anwendungsspezifischen ökonomischen und technologischen Randbedingungen erfüllen. Das Stempelumformverfahren eignet sich gut für die Großserienfertigung und erlaubt die Verarbeitung nahezu aller thermoplastischen Matrizes. Das Doppel-Diaphragma-Umformverfahren (DDF) mit wiederverwendbaren Elastomerdiaphragmen stellt ein sehr wirtschaftliches Verfahren für die Fertigung kleiner und mittlerer Serien dar. Es ist jedoch bisher auf Verarbeitungstemperaturen von bis zu 250 °C begrenzt. Derzeit existiert kein Verfahren, welches die Vorzüge beider Techniken vereint und die kostengünstige Verarbeitung von faserverstärkten Hochleistungsthermoplasten in kleinen Serien erlaubt, wie sie beispielsweise von der Luftfahrtindustrie benötigt wird. Das Potenzial endlosfaserverstärkter Thermoplaste kann darüber hinaus nur dann voll ausgeschöpft werden, wenn es die Verarbeitungsverfahren erlauben, die Vielseitigkeit des Werkstoffs auszunutzen. Hierzu ist es nötig, das Material, die Länge und die Orientierung der Verstärkungsfasern lokal im Bauteil individuell einstellen zu können. Gerade für die Fertigung kleiner Serien sind Bauteilhersteller bislang aber auf den Einsatz standardisierter Prepregs angewiesen. Dies führt dazu, dass meist Standardhalbzeuge mit einer Gewebeverstärkung eingesetzt werden und das Werkstoffpotenzial nicht ausgeschöpft werden kann. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag dazu, die genannten Beschränkungen bei der Verarbeitung thermoplastischer FVK zu reduzieren und Möglichkeiten zu ihrer Überwindung aufzuzeigen. Basierend auf dem DDF-Prozess wird durch die Entwicklung zweier neuer Prozessvarianten das Potenzial des Werkstoffs zukünftig besser und für einen größeren Anwendungsbereich nutzbar gemacht.